Конструктивное исполнение шурупов (саморезов)

Мне нравится

10

Содержание

1 Конструктивное исполнение шурупов
2 Вклад участников
3 Источник
4 Полезные ссылки

Конструктивное исполнение шурупов

Шурупы различают по конструктивному исполнению основных их элементов: головок (по ГОСТ 27017-86 – часть крепежного изделия, имеющего стержень, служащая для передачикрутящего момента и образования опорной поверхности; шлицев (по ГОСТ 27017-86 – углубление специальной формы в торце головки шурупа); резьбы стержня;наконечника.

Типы головок шурупов приведены на рис.1.

Использование того или иного вида головки определяется требуемыми условиями и особенностями монтажа, материалами соединяемых деталей и возникающими при вкручивании нагрузками, эстетическими требованиями и т.д. Так шестигранные головки изготавливаются в основном на шурупах больших размеров или при креплении к металлическим основам, то есть в случаях, когда требуется передача значительных крутящих моментов. Головки с шайбой EPDM (коническая шайба с резиновой прокладкой) применяются при необходимости герметизации стыка, в частности при креплении кровельных материалов. Рожковые головки наилучшим образом показали себя при креплении гипсокартонных плит, т.к. обеспечивают легкое и надежное заглубление самореза «в потай» без предварительной раззенковки. Существуют шурупы, выпускаемые вообще без головок, в которых шлицы нарезаются непосредственно в торце стержня. Примеры наиболее распространенных шурупов с областью их оптимального применения приведены ниже.

Шлицы, служащие для передачи крутящего момента от инструмента (отвертка, биты) к собственно шурупу, имеют весьма большое многообразие, некоторые наиболее распространенные из них приведены на рис.3. Самый традиционный тип шлицев – прямой в последнее время применяется все меньше и меньше. Коренной перелом в развитии конструкций шлицев произошел после внедрения фирмой «Phillips» шурупа с крестообразным шлицем, который заметно упростил и ускорил процесс завинчивания. Созданный для маленьких крепежных изделий применяемых в приборостроении, он оказался настолько привлекательным для потребителей, что стал широко применяться в самых различных областях. Дальнейшим развитием крестообразного шлица стал шлиц Pozidrive, который способен передать больший крутящий момент благодаря меньшему углу при вершине, дополнительным усикам и отсутствием наклона боковой рабочей поверхности относительно вертикальной плоскости (Рис.2). При этом уменьшаются усилия выталкивающие инструмент из шлица, и облегчается приложение крутящего момента, но при вставлении отвертки (биты) требуется более точное его центрирование. Еще большие усилия передаются шлицем Torx, но при массовом заворачивании шурупов он не очень удобен (сложнее совмещение инструмента со шлицем крепежного элемента), поэтому такой тип шлица используется чаще для мощных шурупов (рамных, фасадных, саморезов по бетону, нагелей и т.п.).Квадратные шлицы и внутренние шестигранники используются достаточно редко, например внутренний шестигранник применяется в специализированных мебельных шурупах – стяжках «Confirmat». Рис2

Рис 3. Типы шлицев шурупов и саморезов

Каждый из основных типов шлицев различается еще и по размерам, при этом образуется стандартизованный и пронумерованный ряд, имеющий определенное наименование. Например, шлицы Phillips имеют обозначения по размерам Ph1, Ph2, Ph3, Ph4, шлицы Pozidrive – Pz1, Pz2,…, Torx – T10, T15, T20,… Таким образом, образуется достаточно большой набор вариантов исполнения шлицев, что в свою очередь требует и соответствующего набора инструмента для закручивания шурупов.

Для каждого типа шлица и его номера (размера) требуется соответствующий инструмент (отвертка, бита). При этом расхожий термин «крестовая» отвертка не выдерживает никакой критики. Дело в том, что угол при вершине шлица Phillips (и соответствующей отвертки) составляет 55°, а у шлица Pozidrive – 50о, поэтому отвертка(бита) не соответствующая шлицу не будет плотно входить в углубление в головке(см.Рис.4). Кроме того, наклон боковой рабочей поверхности у шлица Phillips не совмещается с практи- чески вертикальной поверхностью у шлица Pozidrive. Вследствие вышесказанного замет- но уменьшается рабо- чая поверхность кон- такта отвертка-шуруп, а при одинаковом усилии возрастает контактное напряжение как в инструменте, так и в головке шурупа, что приводит к повышенному износу или даже разрушению того или иного элемента. Подобный эффект происходит и при неправильном выборе размера (номера) инструмента (Рис.4). Таким образом, для эффективной работы потребителю использующему различные типы и размеры шурупов (саморезов) требуется соответствующий набор отверток (бит).

Рис 4

Дабы несколько облегчить работу потребителя по смене инструмента при смене шурупа некоторые производители практикуют выпуск шурупов с комбинированными шлицами (Рис.3.), позволяющие работать с такими шурупами двумя различными типами инструментов. Следует сказать, что выигрыш в облегчении работы достаточно сомнителен, а проигрыши в усложнении производства (и как следствие – увеличения цены) и часто в прочности головки заметны.

На Рис.3 приведены также примеры специальных шлицев (их еще называют «с секретом»), производство и применение их весьма ограниченно и носит единичный характер.Материалы,которые можно скрепить с помощью шурупа,во многом определяются его типом резьбы (Рис.5).

Рис 5. Типы резьб шурупов

Кроме различия резьб по размеру (диаметру), шагам и количеству заходов, резьбы отличаются и по углам при вершине профиля (см. Рис.6). Причем, чем меньше указанный угол, тем легче закручивается шуруп, легче формируется резьба в отверстии, выше саморанезающие свойства. Традиционные шурупы, выпускаемые отечественной промышленностью по ГОСТ 1144-80 или ГОСТ 1145-80 имеют угол=60°, как уметрической резьбы. Новые же саморезы изготавливаются с =45° и меньше. Следует отметить, что такие малые углы при вершине профиля обеспечивают повышение эффективности нарезание резьбы в сравнительно мягких материалах (дерево, ДСП, гипсокартон и т.п.). Шурупы (саморезы) предназначенные для вворачивания в металл, бетон и др. твердые материалы изготавливаются с большими углами (в основном 60о) для повышения прочности нитки резьбы у основания профиля.

Рис 6

Увеличение самонарезающих свойств шурупов – весьма важная задача, т.к. чем легче саморез вворачивается при креплении, тем меньше сроки и стоимость монтажных работ. А даже минимальный выигрыш во времени закручивания одного шурупа, с учетом массовости их применения дает значительную экономию. Поэтому производители порой вводят специальные конструктивные элементы, например, на резьбе выполняется насечки (Рис.6-1), создающие дополнительные режущие кромки, или сама резьба изготавливается с волнообразной режущей кромкой (Рис.6 –2) – шурупы SPAX, такая резьба позволяет снизить необходимый крутящий момент в два раза и увеличить удерживающую силу в 1.2 раза.

Наконец для облегчения монтажа могут использоваться шурупы с несимметричным профилем резьбы (Рис.7).Такие шурупы легко вворачиваются или даже забиваются в дюбель вдоль наклоненной стороны (кромки) резьбы, удаление же шурупа затруднено и требует выворачивания. Наиболее широко такие шурупы применяются со специальными дюбелями быстрого(сквозного) монтажа. Строго говоря, эти шурупы являются крепежным элементом средним между шурупом в обычном понимании этого слова и винтовым гвоздем. При монтаже он забивается как гвоздь и при необходимости доворачивается как шуруп, при удалении шуруп-гвоздь надо выворачивать как шуруп.

Рис 7

Наконечник шурупа определяется технологией его использования. Наиболее распространены шурупы с традиционным острым наконечником (Рис.8), они различаются величиной угла захода . У классических шурупов по ГОСТ 1144-80, 1145-80, 1146-80 этот угол составляет 40°. У саморезов он значительно меньше (например у черных саморезов по гипсокартону – 26-28°, у универсальных – 20-30°), ведь с его уменьшением облегчается внедрение стержня в материал, и увеличиваются самонарезающие свойства шурупа. Для повышения этих свойств применяются и дополнительные конструктивные усовершенствования. Особый интерес представляют саморезы со сверлом, они гарантировано создают отверстие в материале перед нарезанием в нем резьбы при выполнении одной единственной операции – завинчивания. Это резко сокращает сроки крепления, в том числе и в твердые материалы (металлы). Наконечник-сверло различается не только по длине сверла, но и по его диаметру. Саморезы со сверлом могут иметь диаметр сверла равный диаметру стержня, такие крепежные детали используются при работе с металлами (в первую очередь алюминий и сталь), и диаметр меньше диаметра стержня – для мягких материалов (в первую очередь дерево).

Существуют шурупы и с тупым наконечником, которые предназначены строго для вкручивания в предварительно подготовленное отверстие, например, мебельные винты-стяжки («Confirmat»), винты для пластмасс.