Относительно недавно, каких-то полтора десятка лет тому назад, из уст опытного домашнего мастера можно было услышать, что надежное крепление различных объектов реализуется путем использования трех шурупов. Первый вворачивался наполовину, вывинчивался и просто выбрасывался. Обусловлено это было быстрым выходом из строя шлица крестообразной конфигурации, когда при вкручивании прикладывалось определенное усилие. Вторая деталь ввинчивалась до конца, а затем ее ждала судьба первого шурупа. И только третий крепежный элемент подлежал окончательной установке. Таким образом, два первых шурупа выступали в роли приспособлений, нарезающих в скрепляемых материалах резьбу. А права на выполнение основной функции –формирование сопряжения – делегировались третьей детали. Но с внедрением в производство шурупов современных технологических решений вышеописанный подход утратил актуальность. Об этом и поговорим.
Особенности шурупов
Вкручивается данный метиз в материалы, характеризующиеся мягкой структурой, за счет имеющейся на большей части его стержня резьбовой нити. Ее параметры отличаются от той, которая формируется на метрическом стержневом крепеже – винтах, а также болтах. В частности,
ü шурупная резьба немного выше;
ü удаленность одноименных точек соседних витков заметно больше;
ü резьбовой сегмент шурупа имеет коническую конфигурацию, то есть ближе к концу детали его диаметр уменьшается.
К слову, нарезка может быть проделана по всей длине стержня – это резьба полная, либо на его участке – такая резьба называется частичной.
Размерные характеристики шурупов тесно связаны со сферой их предназначения. Например, шильдики крепятся к корпусу бытовой техники очень небольшой деталью. Профессионалы называют ее шуруп-«клоп». Этот термин прижился и в лексиконе домашних мастеров. Связано данное название со «скромными» размерами такого крепежа – длина меньше сантиметра, точнее, 8,0 мм, а диаметр всего 4,0 мм.
Параметры путевого шурупа заметно отличаются в бо̀льшую сторону: длина достигает отметки 170,0 мм, при этом диаметр равен 24,0 мм. Такие цифры вполне объяснимы, поскольку этим элементом осуществляется крепление рельса к шпалам ж/д полотна.
Форма шляпок шурупов тоже отличается. Она является характеристикой производной от совокупности следующих факторов:
условия, в которых выполняется монтаж;
требования, предъявляемые к создаваемой конструкции;
внешний вид детали;
Потайная шляпка (Тип №1) полностью утапливается в фиксируемом компоненте конструкции. На его поверхности при этом не появляются выступы.
Двойная головка под потай (Тип №2) является усиленным вариантом головки Типа №1. Она выдерживает воздействие значительных нагрузок, даже когда монтаж осуществляется в плотные материалы ударами.
На усеченной шляпке под потай (Тип№3) имеется нижняя площадка. Вектор силы, действующей на растяжение шурупа, ориентирован в пространстве перпендикулярно плоскости этой площадки. Длина резьбовой нити увеличена. Такая конструкция обеспечивает высокую эффективность прижатия закрепляемого компонента к установочной базе.
Рожковая головка под потай (Тип №4) характеризуется вогнутыми сторонами сечения. Тело такой конфигурации оптимально воспринимает нагрузку, действующую на вырывание. Эта головка вдавливает в отверстие края гипсокартона так, что его структура не разрушается.
Полусферическая шляпка (Тип №5) применяется в случае отсутствия настоятельной необходимости сохранения ровной поверхности сопрягаемого компонента.
Шляпка с прессшайбой (Тип №6) отличается увеличенной опорной поверхностью и уменьшенной высотой. Шуруп с такой головкой – идеальный метиз для надежной фиксации листовых материалов.
Использование узкой цилиндрической головки (Тип №7) оправдано, когда требуется, чтобы площадь опорной поверхности была минимальной. В ходе монтажа она полностью утапливается в тело закрепляемой детали.
Трапециевидная шляпка (Тип №8), наоборот, характеризуется большой площадью опорной поверхности, на которую могут наноситься насечки, обеспечивающие стопорение соединения.
Головка 6-гранной конфигурации (Тип №9) считается традиционной в сфере крепежа. Она стандартизована под все размеры гаечных ключей. Без особых сложностей монтаж шурупов с такой шляпкой осуществляется электроинструментом с использованием специальных 6-гранных насадок.
Популярной модификацией предыдущей головки является 6-гранная шляпка с прессшайбой (Тип №10). Хоть их функционал идентичен, опорная поверхность последней больше.
Основные нормативные документы
Отечественные меткомбинаты, специализирующиеся на производстве шурупов черных, руководствуются положениями, в основном, двух ГОСТов. Коротко рассмотрим нормы этих стандартов.
Размеры по ГОСТу 1144-80
Этот Государственный стандарт утверждает четыре исполнения шурупов черных. Отличаются они формой шлица. У деталей, выполненных по чертежам №1 и №2 он прямой, а у изделий третьего и четвертого варианта – крестообразный типа Phillips (обозначается РН).
Кроме того, существует еще одно принципиальное отличие. Резьбовая нить на шурупах исполнений №1 и №3 сформирована на фрагменте стержня, а у деталей второго и четвертого вариантов– по всей его поверхности.
Минимальные и максимальные значения параметров, указанных на чертежах исполнений, представлены ниже.
Диаметр винтовой резьбы: min 1,6 мм; max 10,0 мм. Предельные отклонения по h14.
Внутренний резьбовой диаметр: не меньше 1,1 мм; не больше 7,0 мм.
Удаленность двух одноименных точек соседних витков: от 0,8 мм до 4,5 мм.
Диаметр шляпки: минимальный 3,2 мм; максимальный 20,0 мм.
Радиус сферы головки: R1принимает значения из диапазона 2,6 мм≤R1≤16,0 мм; R2 изменяется в пределах 1,3 мм≤R2≤8,0 мм.
Параметры шлица крестообразной конфигурации: номер: от 0 до 4; диаметр: min 2,0 мм; max 10,6 мм; глубинна: min 1,2 мм; max 5,6 мм.
Высота шляпки: минимальная 1,1 мм; максимальная 7,0 мм.
Длина стержня крепежной детали (обозначение l) принимает значения из диапазона 7,0
мм≤l≤100,0 мм.
Размеры по ГОСТу 1145-80
Нормы ГОСТа 1145-80 регламентируют производство шурупов черных с потайной шляпкой. Этим стандартом установлены тоже четыре исполнения подобных деталей. Так же, как и в предыдущем стандарте, первый и второй варианты предусматривают прямые шлицы, а третий и четвертый – шлицы крестообразные типа Phillips. \
Совпадает и подход в отношении длины резьбовой нити: у деталей, произведенных по исполнениям №1и №3 она частичная, а №2 и №4 – полная. Идентичны и значения тех параметров, которые не связаны с конфигурацией шляпки. В частности,
диаметр винтовой резьбы: min 1,6 мм; max 10,0 мм. Предельные отклонения по h14;
внутренний резьбовой диаметр: не меньше 1,1 мм; не больше 7,0 мм;
шаг резьбы, то есть удаленность двух одноименных точек соседних витков: от 0,8 мм до 4,5 мм.
параметры шлица крестообразной конфигурации: номер: от 0 до 4; диаметр: min 2,0 мм; max 9,7 мм; глубинна: min 1,1 мм; max 4,6 мм;
высота шляпки: минимальная 0,96 мм; максимальная 5,0 мм.
Обращаем ваше внимание на следующий нюанс. В ГОСТах 1144 и 1145 от 1980 года указан одинаковый диапазон изменения параметра l. Но в первом стандарте этой литерой обозначена длина только стержня шурупа, а во втором – включая еще и головку метиза. Таким образом, реальная длина резьбовой нити у деталей, выполненных по нормам ГОСТа 1145-80, меньше значения этого параметра шурупов, соответствующих требованиям ГОСТа 1144-80. Разница равна высоте шляпки под потай.
Весовые характеристики шурупов черных
В обоих вышеуказанных Государственных стандартах указана теоретическая масса 1000штук (обозначение ТМ1000Шт) описанных в каждом из них изделий. Величина этой характеристики имеет важное значение, когда вес является критичным параметром создаваемой конструкции.
Шурупы изготавливаются из металла. Согласно положениям ГОСТа 1147-80 таковым может быть сталь углеродистая, нержавеющая, а также цинксодержащий сплав на основе меди – латунь. Сырье этих видов включает различные добавки, которые оказывают влияние на удельный вес (обозначение ρ) конечной продукции. В частности,
примеси таких элементов, как алюминий (Аl), хром (Сr), углерод (С) и марганец (Мn) уменьшают этот показатель стали;
легирование вольфрамом (W), медью (Сu), никелем (Nі) и кобальтом (Со), наоборот, приводит к увеличению удельного веса сплава.
На основе большого количества эмпирических данных было вычислено усредненное значение данной характеристики сталей углеродистых – 7850 кг/ м куб. Именно это число разработчики Государственных стандартов брали за основу при расчете показателя ТМ1000Шт. Из-за различной конфигурации шляпки у шурупов черных одинаковых типоразмеров его величина разная. Так, по ГОСТу 1144-80 для:
самого мелкого изделия 1,6×7,0 ТМ1000Шт=0,13 кг;
наиболее крупного крепежного элемента 10×100,0 ТМ1000Шт=53,89 кг.
В ГОСТе 1145-80 фигурируют следующие цифры: для
шурупа с минимальным типоразмером 1,6×7,0 ТМ1000Шт=0,09 кг;
самой крупной крепежной детали 10×100,0 ТМ1000Шт=46,47 кг.
Удельный вес латуни превышает эту характеристику сталей. Обусловлено данное явление разным видом базового металла сплавов. У латуней – это медь с удельным весом ρ=8930 кг/м куб. А стали производятся на основе железа, у которого ρ=7850 кг/м куб. Поэтому для определения параметра ТМ1000Шт шурупов, произведенных из латуни, вышеприведенные цифры умножаются на повышающий коэффициент.
Правда, в ГОСТах равен он не 1,138, как этого следовало бы ожидать после деления 8930 на 7850, а немного меньше – 1,08. Связано это с вхождением в латунный сплав помимо меди в разных объемах других металлов, в частности, Мn, свинца (Рb), Nі, олова (Sn), Аl. Так, у наиболее популярной латуни марки Л63 ρ=8440 кг/м куб. Результат операции деления 8440 на 7850 равен 1,075, то есть по правилам арифметики – это приблизительно 1,08.
Производство шурупов черных
Производятся данные метизы в два этапа.
Первый этап
На начальной стадии изготовления шурупов черных осуществляется формирование болванки – основы будущего крепежа. Чаще всего с этой целью задействуется агрегат, по функционалу схожий с гвоздильным аппаратом. На таком оборудовании создается стержень заданной длины, шляпка и наконечник. Под требуемый техническим заданием диаметр шурупа предварительно подбирается проволока.
Второй этап
На следующем – втором – этапе осуществляется нарезание резьбовой нити на стержне шурупа. Данный процесс тоже выполняется на специальном автоматизированном оборудовании. Сначала заготовки крепежных деталей засыпают в специальную корзину. Затем в работу включается вибрационный транспортер совместно с анкерным механизмом. Эти аппараты обеспечивают поштучную подачу болванок в зону, где будет формироваться резьбовая нить. Там:
заготовкам шурупов придают необходимую пространственную ориентацию относительно плоских плашек;
последние инструменты перемещаются параллельно и навстречу один по отношению к другому, а также в направлении, перпендикулярном продольной оси будущего метиза. В итоге обеспечивается плотное прижатие плашек к торцу заготовки и нарезается качественная резьбовая нить.
По такой технологии производится крепеж с диаметром, не превышающим 12,0 мм. Соединительные детали с бо̀льшими значениями этого параметра изготавливаются горячей штамповкой. Именно данным методом осуществляется производство вышеупомянутых путевых шурупов. Ну а для производства крепежных элементов с диаметрами, указанными в ГОСТах 1144-80 и 1145-80, технология холодной высадки вполне подходит.
Заключение
Когда возникает необходимость создания долгосрочного соединения с использованием шурупов черных, сформированную конструкцию можно покрывать красителями органического типа либо подвергать холодному оцинкованию. Такие технологические решения будут препятствовать окислению крепежных деталей, сопровождающегося появлением на них красно-бурого налета – ржавчины. В итоге устойчивость конструкции к разрушающим нагрузкам повысится.
Внимание! Данный интернет-сайт носит исключительно информационный характер и, ни при каких условиях, не является публичной офертой, определяемой положениями Статьи 437 (2) ГК РФ
Заявка онлайн
