Tipuri de șuruburi explicate: Cum să alegeți șurubul potrivit pentru orice aplicație

Un șurub de ancorare care se defectează după doi ani într-o fundație de beton în aer liber este rareori o problemă de rezistență. Calitatea de oțel a fost bună, cuplul a fost corect și sarcina nu s-a apropiat niciodată de limita de curgere. Ceea ce a eșuat a fost specificația: un element de fixare ales pentru numărul mare de rezistență la tracțiune, dar cu un finisaj care nu putea rezista la umezeala care se afla în jurul bazei structurii.

Concluzia practică este simplă. Selectarea tipurilor de șuruburi înseamnă luarea a patru decizii în ordine: forma capului, forma filetului, calitatea materialului și finisarea suprafeței. Fă-le corect pe cele patru, iar dispozitivul de fixare va rezista mai mult decât echipamentul pe care îl deține. Găsiți-le greșit și veți reveni cu o lanternă de tăiere sau o bară de rupere cu mult înainte ca durata de viață a proiectului să se încheie.

Tipuri comune de șuruburi în funcție de forma și funcție a capului

Tipurile de șuruburi sunt definite în principal de cap. Capul determină ce unealtă antrenează șurubul, modul în care se răspândește sarcina de prindere și dacă șurubul poate sta la nivel sau are nevoie de spațiu liber deasupra îmbinării. Tabelul de mai jos rezumă tipurile care domină mașinile, oțelul structural și lucrările de instalare pe șantier.

Șuruburi hexagonale și șuruburi cu flanșă

Șuruburile hexagonale sunt implicite în majoritatea conexiunilor din oțel și mașini. Un cap cu șase laturi acceptă o priză sau o cheie din aproape orice unghi și oferă o suprafață mare de rulment plană. Sunt disponibile cu filete complete, care maximizează lungimea de prindere, sau cu un filet parțial a cărui tijă netedă rezistă mai bine la forfecare în îmbinările structurale. Șuruburile flanșei duc același concept mai departe prin forjarea unei șaibe integrate sub cap. Zona de rulment mai mare distribuie sarcina de cleme, iar versiunea zimțată rezistă slăbirii sub vibrații. Atunci când îmbinările expuse necesită atât sarcină mare de prindere, cât și rezistență la alunecare, un șurub cu flanșă placat cu zinc de gradul 10.9 este o specificație de încredere.

Șuruburi cu flanșă placate cu zinc de gradul 10.9 cu textura anti-alunecare Aceste șuruburi cu flanșă de înaltă rezistență au o șaibă integrată și o suprafață de rulment zimțată, oferind rezistență fiabilă la sarcina de prindere și rezistență la vibrații pentru îmbinările expuse din oțel și conexiunile cu flanșe. Vizualizare produs →

Șuruburi de ancorare și șuruburi de expansiune

Șuruburile de ancorare transferă sarcinile structurale în beton. Ancorele turnate pe loc sunt plasate în beton umed, în timp ce ancorele de expansiune intră într-o gaură forată și se pun mecanic pe măsură ce piulița este strânsă. Un șurub de ancorare rezistent, din oțel carbon, placat cu zinc, este soluția standard pentru balustrade, suporturi și echipamente pentru montarea pe podele și pereți din beton.

Șuruburi de ancorare rezistente din oțel carbon placate cu zinc (set de 4 bucăți) Fiecare set include șuruburi, șaibe, piulițe și scuturi cilindrice care se extind la strângere, oferind fixare sigură în beton pentru balustrade, suporturi și montarea echipamentului. Vizualizare produs →

Șuruburi de transport, șuruburi de plug și șuruburi cu cap în T

Șuruburile de transport au un cap rotunjit plus un gât pătrat care mușcă lemnul, așa că aveți nevoie de o singură cheie pe partea piuliței. Șuruburile plugului folosesc același principiu cu gât pătrat, dar cu un cap plat înfundat, care se află la nivel într-o nișă; sunt utilizate pe scară largă pe plăci de uzură, muchii de tăiere și cadre de montare fotovoltaice. Șuruburile cu cap în T alunecă într-o fantă în T sau pe șină de canal și apar în dispozitivele de fixare a mașinii, cleme și rafturile solare. Când trebuie să se îmbină scaunul la nivel și rezistența mare la tracțiune, un șurub de plug placat cu zinc de gradul 12,9 este o alegere frecventă.

Șurub de plug cu gât pătrat, placat cu zinc, clasa 12.9 Cu cap înfundat și gât pătrat, acest șurub de înaltă rezistență se așează la nivel în adâncituri și se prinde bine, făcându-l ideal pentru plăci de uzură, muchii de tăiere și cadre de montare solară. Vizualizare produs →

Cap cu cap, umăr, ochi și șuruburi în U

Șuruburile cu cap cilindru poartă o unitate hexagonală internă într-un cap cilindric, ceea ce le face ideale pentru buzunare strânse și ansambluri cu cuplu ridicat. Șuruburile cu umăr au o tijă nefiletată, șlefuită cu precizie, care acționează ca un știft de pivotare sau ca suprafață de rulment. Șuruburile cu ochi servesc ca puncte de ridicare, iar șuruburile în U țin țevile, arborii și cablurile pe loc. Fiecare dintre acestea răspunde la o cerință mai restrânsă, bine definită, iar înlocuirea uneia cu altele se termină de obicei cu o problemă de instalare.

Materiale șuruburi și clase de rezistență

Geometria capului decide cum instalați șurubul; materialul și calitatea decid dacă conexiunea supraviețuiește sarcinii. Oțelul carbon și oțelul slab aliat acoperă majoritatea elementelor de fixare industriale, în timp ce oțelul inoxidabil 304 este specificat atunci când rezistența la coroziune are prioritate față de rezistența maximă.

Notale de rezistență metrică sunt ștanțate pe cap. Prima cifră a gradului reprezintă rezistența minimă la tracțiune în sute de megapascali; a doua cifră reprezintă raportul dintre rezistența de curgere și rezistența la tracțiune. Un șurub de gradul 8,8 are o rezistență minimă la tracțiune de 800 MPa și o rezistență la curgere de 640 MPa. Deplasarea până la 10,9 oferă 1000 MPa la tracțiune și un randament de 900 MPa, iar gradul 12,9, în vârful scalei convenționale, oferă 1200 MPa la tracțiune și un randament de 1080 MPa.

Implicația practică este că o notă mai mare nu este automat mai bună. Rezistența mai mare aduce o duritate mai mare și, de obicei, o ductilitate mai mică, ceea ce face ca elementul de fixare să fie mai sensibil la dezaliniere, sarcini de șoc și pregătire slabă a suprafeței.

Finisaje de suprafață și protecție împotriva coroziunii

Clasele de rezistență descriu cât de multă sarcină poate suporta un șurub în prima zi. Finisajul suprafeței determină cât de mult din această rezistență rămâne după luni de umiditate, pulverizare de sare sau expunere chimică. Placarea cu zinc strălucitor este cel mai comun strat de protecție pentru mașinile de interior și structurile ușor expuse. Galvanizarea la cald depune un strat de zinc mult mai gros și este standardul pentru oțel exterior. Oxidul negru oferă puțină protecție împotriva coroziunii, dar oferă o bună lubrifiere și un aspect curat. Pentru mediile agresive, oțelul inoxidabil este mai simplu și mai fiabil decât orice acoperire.

Pentru plantele de coastă, drumurile dezghețate și liniile de procesare chimică, diferența dintre un element de fixare placat cu zinc și unul inoxidabil poate fi măsurată în ani de funcționare. Același principiu se aplică pentru fiecare componentă a îmbinării; o recenzie utilă a de ce selecția materialelor rezistente la coroziune contează în medii dure explică modul în care această alegere se desfășoară în practică.

Cum să alegeți tipul de șurub potrivit

Lucrați selecția într-o ordine fixă, astfel încât să nu ratați nimic:

1. Definiți ce trebuie să facă îmbinarea: să suporte forfecarea, să suporte tensiunea, să permită rotirea sau să permită dezasamblarea frecventă.
2. Identificați mediul de instalare: interior, exterior, marin, chimic sau la temperatură ridicată.
3. Calculați forța de strângere necesară și alegeți un grad cu o marjă de siguranță deasupra acestuia.
4. Confirmați accesul și spațiul liber, apoi alegeți forma capului care se potrivește spațiului și metodei cuplului.
5. Decideți dacă o piesă de catalog standard acoperă cerința sau dacă o geometrie personalizată este justificată.

Două greșeli apar din nou și din nou în practică. Primul este supraspecificarea rezistenței în timp ce se ignoră finisajul: un șurub de 12,9 cu o acoperire mediocră poate eșua din cauza coroziunii ani înainte ca un șurub de 8,8 cu galvanizare la cald să prezinte vreo deteriorare. Al doilea presupune că fiecare îmbinare poate fi umplută cu un șurub hexagonal standard. În rețelele fotovoltaice, suporturile șasiului auto și conexiunile hidraulice la conductele de ulei, spațiul de instalare este adesea atât de strâns sau calea de încărcare atât de specifică, încât o formă standard a capului nu poate face treaba.

Acolo este fabricarea șuruburilor la comandă devine răspunsul practic. Un furnizor cu capacitate de captare la rece, stații multiple de matriță și experiență în clasele de oțel și inox poate reproduce geometria necesară cu nivelul de rezistență și finisajul corect, fără a transforma proiectul într-un exercițiu de inginerie.

Concluzia

Selecția șuruburilor este o succesiune de compromisuri, nu o căutare a celei mai puternice opțiuni. Forma capului determină dacă șurubul poate fi instalat și întreținut; forma firului determină modul în care este transferată sarcina; gradul de rezistență determină cât de multă sarcină poate transporta; iar finisajul determină cât timp continuă să poarte încărcătura. Începeți cu aplicația, nu cu catalogul: denumiți mediul, calculați sarcina, verificați accesul la instrument și abia apoi alegeți tipul șurubului și specificația.