Гвинти: види та сфера використання

Гвинтом називається кріпильний виріб, що використовується для створення розбірного з'єднання деталей, в одній з яких може бути внутрішня різьба. Виконується металовиріб у вигляді сталевого стержня з різьбою на одному кінці і елементом для передачі крутного моменту на іншому. Для передачі зусилля при затягуванні може використовуватися не тільки голівка, але і шліци в торці стрижня. Гвинти призначені не тільки для створення різьбового з'єднання, але для використання в якості осі для деталей, що обертаються, а також направляючих.

Коли конкретно людина почала використовувати гвинт, не відомо досі. Ці елементи часто знаходять під час археологічних розкопок в Азії, Китаї, Америці. У 1865 році в штаті Невада була зроблена цікава знахідка. У шматку польового шпату віком близько 21 мільйона років переховувався іржавий сталевий гвинт довжиною приблизно 2 дюйми. Профіль його різьби відбився на камені.

Важливим історичним моментом є винахід архімедового гвинта, зовнішній вигляд якого донині практично не змінився. Пристосування являє собою плоску спіраль (шнек), що знаходиться у трубці. За допомогою цього пристосування качали воду для поливу полів. Щоб підіймати воду на висоту, встановлювали відразу кілька гвинтів.

Великою популярністю користується голландський гвинт. Це різновид архімедового гвинта, але краї лопатей у нього загнуті вгору, щоб краще утримувати воду.

Гвинти, зроблені з дерева, стали популярними в I столітті до н.е. у середземноморських країнах. Пристосування використовували в олійних і винних пресах. У знайдених під час розкопок в Помпеях медичних інструментах також використовувалися сталеві гвинти, про технології виробництва яких нічого не відомо.

В ті часи гвинт не використовувався в якості кріплення. Для цього кріпильні елементи повинні були проводитися у великих кількостях. Першим кроком у цьому напрямку став копіювальний верстат Леонардо да Вінчі. Щоб зробити гвинтове різьблення, його потрібно було розмічати на око прямо на стержні або на смужці паперу, який накручувався на нього. Після цього різьблення выпиливалося напилком.

Зберігся ескіз більш просунутої машини да Вінчі, що нагадує сучасний токарно-гвинторізний верстат. Він дозволяв змінювати крок різьби за допомогою комплекту шестерень. Завдяки постійному напрямку обертання можна було домогтися високої якості обробки і високої продуктивності.

Сучасники не оцінили винаходів Леонардо да Вінчі. Майстри використовували спеціальні гребінки, відстань між різцями яких дорівнювала кроку різьби гвинта. Їх притискали до обертового стрижня і поступово просували вздовж нього. Використовувався й інший спосіб: на стрижень гвинта навивали дріт і спаювався з металовиробом. Природно, що ніякої мови про однаковість різьблення йти не могло.

Гвинторізні верстати з'являються тільки в XVIII столітті. Їх родоначальником вважається російський вчений Андрій Костянтинович Нартов. Його токарні верстати з копірами вразили навіть європейських майстрів. Схожі верстати, але працюють від приводу парової машини, створив англієць Генрі Модслей в 1797 році.

Поява гвинторізних верстатів поклало початок масовому виробництву гвинтів. В цей же час з'являються перші стандарти різьблення, шліців, головок.

За призначенням гвинти прийнято ділити на дві групи:

• кріпильні;
• настановні.

Кріпильні гвинти використовуються для створення роз'ємного з'єднання деталей і є найпоширенішим кріпильним елементом. Металовиріб має традиційну конструкцію – стержень з різьбою і головкою для передачі крутного моменту. За допомогою голівки деталі притискаються одна до одної. Також вона служить для захоплення гвинта інструментом – викруткою, гайковим ключем і т. д.

Кріпильні гвинти прийнято класифікувати за формою головок і шліців. Голівка може бути:

• плоскою;
• опуклою;
• грибоподібної;
• круглою;
• потаємною;
• напівпотаємною.

Різновидів шліців досить багато. Найпопулярніші варіанти – прямий, хрестоподібний, шестигранний, Torx.

Настановні гвинти поширені менше, ніж кріпильні. Ці елементи використовуються, якщо необхідно зафіксувати взаємне розташування деталей відносно одна одної. У металовиробів даного типу головка не передбачена, а для передачі зусилля затяжки використовуються шліци, розташовані прямо на торці стрижня. При необхідності монтажні отвори виконуються спеціально під кінці настановних гвинтів.

Форма кінців настановних гвинтів прописана в ГОСТ 12414-94. Вони можуть бути:

• конічними;
• плоскими;
• циліндричними;
• засверленными;
• ступінчастими (зі сферою або конусом).

Інші стандарти передбачають рифлені і кулькові кінці настановних гвинтів.

І болти і гвинти – кріпильні вироби, призначені для створення рознімних різьбових з'єднань. Зовні ці два металовироби не сильно відрізняються, а також виготовляються з тих же матеріалів. Основна відмінність між двома кріпильними виробами – спосіб кріплення.

Болт проходить наскрізь через деталі, що скріплюються, і фіксується за допомогою гайки. Розрахунок навантаження йде на зріз – найбільш навантаженим є місце, перпендикулярне з'єднанню деталей. Для затяжки металовироби використовується гайковий ключ.

Гвинт встановлюється за допомогою викрутки в гніздо з внутрішньою різьбою, наявне в масиві деталі. Металовироби використовуються і з гайками, але їх застосування не обов'язкове. Основне навантаження в гвинтовому з'єднанні доводиться на місце, яке розташоване вздовж або паралельно осі деталей, що скріплюються.

Після з'єднання двох елементів болт обертатися не може. Деякі різновиди гвинтів можуть використовуватися в якості осей обертання в машинних механізмах.

При монтажі болта його головка завжди знаходиться на поверхні деталі. Гвинт можна закрутити так, щоб він сховався в заглибленні на поверхні.

Стрижень гвинта покривається різьбленням повністю. Болти випускаються як з повним, так і з частковою різьбленням.

При серійному виробництві кріпильних єлементів неприйнятне таке поняття, як унікальність і своєрідність кожного виробу. Вся продукція повинні строго відповідати вимогам стандартів. Саме стандартизація робить можливою безперебійну роботу промисловості, виробництва, транспорту – всіх сфер, в яких задіяні кріпильні вироби. Завдяки стандартизації метизи, виготовлені в іншій країні, легко замінюються аналогами місцевого виробництва.

Стандартів, за якими здійснюються гвинти, досить багато. Виробники використовують три системи стандартизації:

• ГОСТ – система міждержавних стандартів, чинних на території країн колишнього СНД. У країнах ЄАЕС ці стандарти застосовуються на добровільній основі;
• DIN – нормативно-технічна документація, створена Німецьким інститутом стандартизації;
• ISO – система стандартів Міжнародної організації зі стандартизації.

У стандартах прописані вимоги до технічних і експлуатаційних характеристик гвинтів. Зокрема, до діаметру різьби, форми голівки і шліца, кроку різьби, довжини металовиробів, матеріалу виготовлення. Тут ми опишемо стандарти, за якими виготовляються найпопулярніші види кріпильних гвинтів.

За цим стандартом виробляються гвинти з внутрішнім шестигранником і головкою у формі циліндра. Стрижень металовиробу покритий різьбою з великим або дрібним кроком. Діаметр різьби – від 1,4 до 72 мм, повна довжина кріпильного виробу – від 2,5 до 980 мм

Гвинти з внутрішнім шестигранником DIN 912 виготовляються із сталі високої міцності (класи 8.8, 10.9, 12.9). Також в якості матеріалу може використовуватися нержавіюча сталь марок А2-70, А4-70, А4-80.

Стандарт DIN 7991 регламентує впуск гвинтів з потайною головкою і внутрішнім шестигранником або шліцом під ключ TORX. Діаметр різьблення кріпильних виробів – від М3 до М24, повна довжина – 5-240 мм. В гвинтів з діаметром різьби 22 і 24 мм немає аналогів в інших стандартах.

Гвинти з потайною головкою DIN 7991 виготовляються з вуглецевої сталі з класом міцності 8.8, 10.9. При необхідності на поверхню виробів цинкове покриття наноситься методом гальванізації або дисперсійного оцинкування. Також металовироби можуть виготовлятися з нержавіючої сталі і латуні.

Міждержавний стандарт ГОСТ 17475-80 також регламентує виробництво гвинтів з потайною головкою, але шліц у цих кріпильних виробів хрестоподібний. Класи точності метизів – А і В. Номінальний діаметр різьби гвинтів – від 1 до 20 мм.

За стандартом DIN 7985 виробляються гвинти з округлою циліндричною голівкою та хрестоподібним шліцом. За допомогою металовиробів з'єднуються елементи легких конструкцій з металу і неметалічних матеріалів. Розмір різьби гвинтів – від 1,6 до 10 мм, повна довжина – від 3 до 60 мм.

Клас міцності вуглецевої сталі, з якої виготовляються кріпильні вироби – 4.8, 5.8. Захисне покриття може наноситися методами гальванічної оцинковки, хроматування і нікелювання. В якості матеріалів для виготовлення кріплення використовуються також нержавіюча сталь і латунь. Аналогом стандарту DIN 7985 є ГОСТ 17473-80.

Гвинти з головкою у формі циліндра і заглибленням під ключ у формі зірки виготовляються у відповідності зі стандартом ДСТУ ISO 14579-2015. Кріпильні вироби випускаються з класом точності А. Діаметр різьби – від М2 до М20. Для виробництва використовується сталь (вуглецева з класом міцності 8.8, 10.9, 12.9 і нержавіюча А2 і А4), а також латунь. При необхідності на поверхню виробів з вуглецевої сталі наноситься захисне покриття.

За стандартом DIN 7380 виробляються гвинти з напівкруглою головкою і внутрішнім шестигранником. Металовироби використовуються в багатьох галузях, але особливо популярні в меблевому виробництві. Типорозміри кріпильних виробів – від М2 до М16, повна довжина – від 8 до 80 мм.

Клас міцності вуглецевої сталі, з якої виготовляються гвинти – від 8.8 до 12.9. Щоб збільшити опірність виробів до корозії, їх оцинковують. Для виробництва гвинтів даного типу можуть використовуватися й інші матеріали – нержавіюча сталь, латунь.

Настановні гвинти з внутрішнім шестигранником і конічним кінцем виробляються за стандартом DIN 914. Конічна форма кінця гвинта дозволяє фіксувати деталі відносно один одного. Метизи випускаються з діаметром різьби від М1,4 до М24, повна довжина виробів – від 2 до 100 мм. Для виробництва гвинтів використовується конструкційна вуглецева сталь 45Н, а також аустенітні марки нержавіючої сталі від А1 до А5.

У відповідності зі стандартом DIN 653 виготовляються низькі притискні гвинти з накаткою і рифленою головкою. Метизи використовуються для такого з'єднання деталей. Рифлена поверхня кріпильних елементів дає можливість здійснити ручну настройку механізмів, яка проводиться затяжкою кріплення.

Притискні гвинти випускаються в трьох типорозмірах – з діаметром різьби 12, 16 і 20 мм. В якості матеріалів використовуються сталь з покриттям (гальванічне цинкування) і нержавіюча сталь марок А2 і А4.

Гвинт-баранчик або барашковий виготовляється за стандартом DIN 316. Металовиріб має округлі пелюстки (німецька форма), що дозволяють закручувати його вручну, без використання інструментів. Такі гвинти необхідні для складання конструкцій, які часто доводиться розбирати.

Виготовляються кріпильні вироби з таких матеріалів: ковкий чавун, вуглецева і нержавіюча сталь, латунь, пластик, поліамід. Гвинти-баранці випускаються в шести типорозмірах – від М4 до М12. Повна довжина металовиробів – 16-40 мм

Компанія «Крепсила» пропонує широкий асортимент кріпильних і настановних гвинтів. У нашому каталозі ви знайдете всі металовироби, описані в цій статті, а також зможете підібрати інші типи кріплення. Наша продукція на 3-10% дешевше, ніж у середньому по ринку, а для оптових покупців діє система знижок. Більше про умови співпраці можна дізнатися у наших менеджерів.