Болт и гайка: драгоценная история крепкой дружбы

Ни один строительный или производственный объект не обходится без крепежных изделий. Их применяют при скреплении небольших деталей и при фиксации крупных блоков, испытывающих серьезную нагрузку. В зависимости от назначения и сферы применения, крепеж делится на категории. Государственный стандарт, при этом, описывает лишь малую часть того, что представлено на рынке. В этой статье расскажем о том, какими бывают крепежные изделия, на какие категории они делятся и в каких сферах применяются.

Основные классификации

Существует общепринятая система классификации крепежных изделий:

• резьбовые изделия повышенной прочности;
• крепежи массового использования;
• крепежи для безударной фиксации и одностороннего монтажа;
• элементы для герметичных конструкций;
• фиксаторы, необходимые для крепления полимерных композитных материалов.

Отметим, что классификация носит условный характер, и нельзя все метизы, однозначно подогнать под эти параметры. Наиболее простой пример – клепка. Особенности ее конструкции подразумевают отнесение к категории крепежа для безударной, односторонней фиксации, но существуют изделия, предназначенные или способные скреплять полимерные и композитные материалы, а это уже другая категория из списка.

Существует еще несколько видов классификации. Например, по типу конструкции. Здесь два раздела:

1. разъемные. То есть все крепежи, состоящие из двух и более частей.
2. и неразъемные, такие как гвозди и клепки.

Также имеет смысл разделять метизы по назначению. Некоторые элементы предназначены для работы в агрессивной среде, например под водой, другие изначально предусматривают работу под высокими нагрузками. То есть, один и тот же крепеж может иметь разные сферы применения, а для их изготовления используются разные технологии и материалы.

В отношении резьбовых соединений также действует разделение по шагу резьбы. Болт одного размера может быть как с мелкой резьбой, то есть большим количеством витков, так и с крупной. И последний тип классификации – по размеру. Не существует строгого норматива, прописывающего конкретные размеры крепежа, но существует общепринятая система стандартов. В этом смысле разделить метизы по группам не получится.

Гвозди

Гвоздь, в привычном понимании – это отрезок металлического прутка, заточенный с одной стороны, и расплющенный с другой. Основная сфера применения – соединение деревянных элементов, но однозначно отнести гвозди к категории «крепежи массового использования» нельзя, так как существуют метизы, предназначенные для скрепления полимеров и композитов. Они отличаются как конструкционно, так и по материалам, использованным при их изготовлении.

На самом деле, гвоздь – очень широкое определение, включающее в себя несколько типов крепежей различного назначения:

• Строительный. Привычный гвоздь в классическом понимании. Металлический пруток с заточкой и шляпкой без конструкционных особенностей.
• Винтовой. Имеет по всей длине или ее части винтовую резьбу. Забивается также молотком и применяется для скрепления деревянных блоков, подверженных повышенным нагрузкам.
• Ершистый. По всей длине или ее части имеет небольшие юбки, напоминающие витки резьбы, но не соединенные между собой. Используется для соединения элементов, подверженных воздействию влаги и деформации. Перед забиванием часто сверлится отверстие меньшего диаметра.
• Шиферный. Предназначен для скрепления шиферных листов. Из конструкционных особенностей – прижимная шляпка большего диаметра и иногда наличие резиновой шайбы.
• Кровельный. Предназначен для крепления кровельных материалов, и имеет непропорционально большую шляпку, обеспечивающую надежное крепление мягких покрытий.
• Финишный и с овальной головкой. Гвоздь, полностью погружающийся при забивании в скрепляемый элемент. Применяется при фиксации декоративных изделий, наличников и прочего.

Помимо этого существуют крепежные мебельные, сапожные и обойные гвозди, но к строительству или производству они отношения не имеют. Отдельно необходимо сказать про нейлерные гвозди. Они используются в гвоздезабивных пистолетах. Конструкционно практически не отличаются, но поставляются в блоках, соединенные между собой.

Болты и винты

Болты и винты относятся к категории резьбовых крепежей повышенной прочности. Также их часто относят к разъемным типам, что не совсем верно, так как и болт и винт могут закручиваться и в гайку и в резьбу, уже имеющуюся на скрепляемом изделии. Существует мнение, что главное различие между болтом и винтом заключается в типе крепления: болт работает исключительно в паре с гайкой, а винт вкручивается в готовую резьбу. Это неверное утверждение, так как государственный стандарт номер 27017-86 определяет, что и первый и второй тип крепежа может использоваться как в паре с гайкой, так и без нее.

Тот же ГОСТ дает четкое определение, в чем отличие этих элементов и заключается оно в степени нагрузки. Болт предназначен для работы при нагрузках на растяжение и излом, а винт исключительно при нагрузках на растяжение. И болт, и винт могут отличаться по размеру, шагу резьбы и форме головки. Так как винты работают при сильных нагрузках, конструкция их головки чаще всего имеет форму под отвертку. Форма при этом может отличаться, и очень существенно. Существует определенная классификация форм изголовья:

• Плоская;
• Круглая;
• Грибовидная;
• Потайная;
• Полупотайная;
• Выпуклая.

Отличаются и виды шлицов, и тут все гораздо сложнее, так как многие производители используют форму собственной разработки. Но, наиболее часто встречающаяся форма шлицов – это крестовина, прямая и шестигранник.

Болты, из-за своей классификации и стандартизации менее разнообразны. Их изголовье чаще всего шестигранное, предназначенное для закручивания ключом, но существуют и разновидности под отвертку. Основная сфера применения болтов – фиксация элементов методом прижима. Они создают надежное соединение с двух сторон, а устойчивость к нагрузкам определяется шагом резьбы и размером метиза.

Как выглядит головка у винта

У винтов головки бывают разнообразных форм:

• цилиндрические;
• полусферические;
• в виде усеченного конуса.

И даже не всегда можно понять, чем отличается болт от винта, потому, что головка у последнего может быть и многогранной, что преимущественно бывает у винтов больших размеров, применяемых в машиностроении.

Сечения на головках (шлицы) бывают полными, для плоских отверток, и неполными, для крестовых. Но сейчас часто изготавливают универсальные головки с полным сечением, дополненные крестовиной.

Шурупы и саморезы

Эти два вида крепежных изделий можно отнести в одну категорию, так как они имеют схожую конструкцию и сферу применения. По сути, саморез – это тот же шуруп, но в современном исполнении и с рядом преимуществ. Так, для фиксации при помощи шурупа, необходимо сначала рассверлить отверстие, и только после этого вкрутить крепеж. Саморез, в ряде случаев сам справляется с задачей сверления и вкручивается без дополнительной подготовки посадочного места. Шуруп, даже изготовленный из закаленной стали, не имеет заточки на резьбе, поэтому, даже используя его для соединения двух деревянных элементов, необходимо сначала их подготовить.

Конструкционно, эти метизы выглядят похоже, за исключением резьбы. У шурупа она чаще всего неполная, то есть часть тела остается гладкой, хотя существуют шурупы и с полной резьбой. Саморез, если оно кроткий, полностью покрыт резьбой. Основное назначение шурупов – скрепление деревянных элементов, в то время как саморез, способен работать с металлическими элементами, что существенно расширяет сферы его применения. Саморезы для металла и дерева отличаются размером и шагом резьбы: метизы для дерева имеют широкую резьбу с большим шагом, а металлические мелкую спираль с максимально коротким шагом.

Также саморезы имеют конструкционные отличия. Обычный элемент, для закручивания в металл требует сверления отверстия меньшего диаметра, в которое и закручивается крепеж. Для упрощения этого процесса были разработаны саморезы со сверлящим наконечником. Они сами пробивают отверстие, но следует помнить, что с металлом большой толщины они не справятся. Сверлящая головка рассчитана на работу с металлом толщиной максимум до пяти миллиметров.

Саморезы специального назначения

Еще саморезы отличаются по сфере использования. Одни типы универсальны и подходят как для крепления реек, так и сборки стеллажей. Другие имеют узкую специализацию и использование неверного метиза приводит к ослаблению фиксации или разрушению материала.

Кровельные саморезы

Применяются для закрепления кровельных материалов, толщина которых превышает 6 мм. Это может быть профнастил или листы металлочерепицы. Головка винта выпускается в форме шестигранника для лучшей передачи крутящего момента от гайковерта. Под головкой обязательно присутствует шайба для увеличения площади прижимания. Под ней предусматривается резиновая прокладка, чтобы крыша была герметична в местах крепления.

Саморезы всегда оцинкованные, поскольку открыты атмосферным осадкам. Резьба выполнена с плотным шагом и надежно удерживает кровельные материалы вод воздействием ветров и нагрузок от снега. Заход на резьбу может быть один или два.

Саморезы для сэндвич-панелей

Поскольку сэндвич-панели состоят из наружных листов стали и внутреннего наполнителя из пены, их легко просверливают специальные саморезы с буром на конце. После него идет резьба, обеспечивающая надежное стягивание.

Шестигранная головка под торцевой ключ или насадку на шуруповерт отлично передает крутящий момент. Резиновая и стальная шайбы обеспечивают прижим и герметичность соединения. Для фиксации саморезами такого типа требуется минимальная толщина основания 1.5 мм, а максимальная разрешена до 12 мм.

Саморезы для оконного профиля

Саморез с потайной головкой и буром, а также резьбой со средним шагом. Используется для крепления оконного металлопрофиля, когда к нему нужно прикрепить другие элементы, например шарнир или ограничитель открытия. Покрывается цинком желтого или белого цвета, чтобы не ржаветь от конденсата на окне.

Саморезы по бетону

Такой крепеж называется нагель. Применяется для фиксации деталей к основанию повышенной твердости. Кроме бетона это могут быть: кирпич, цементная стяжка, стеновая панель и пр. Допустима легкая нагрузка (светильники, полки, кронштейны), а для более тяжелых предметов используется дюбель распирающего типа. Для монтажа потребуется предварительно пробурить отверстие перфоратором.

Нагель бывает с потайной и цилиндрической головкой. Неравномерная резьба с периодическим прерыванием высоты витка и смещением таких участков по оси обеспечивает фиксацию повышенной прочности. В случае установки в дерево или гипсокартон может ввинчиваться без предварительного сверления.

Саморез конструкционный

Выполняется с желтым или серебристым напылением цинком. Головка может быть полусферической с прижимной шайбой или потайной. Используется для стягивания дерева в рублено-каркасном строительстве. Заворачивается без предварительного сверления. Такая конструкция дает 30-50% экономии по времени установки, если сравнивать с перфорированным методом крепежа при помощи просверленных уголков.

Ровная часть под шляпкой содействует лучшему стягиванию. При открытой стропильной системе крепежные элементы не видны, что повышает эстетику — создается ощущение древней технологии строительства домов «без единого гвоздя».

Мебельные саморезы

В документации могут обозначаться как «коневрошуруп». Применяется только в мебельном производстве для углового, Т-образного или нахлесточного соединения материалов (чаще всего ДСП и МДФ). Имеет стержень с редкой резьбой и тупым торцом, поэтому для установки требуется предварительная сверловка дрелью.

Шляпка плоская и с цилиндрическим утолщением под собой для повышения силы прижима. Вращение обеспечивается шестигранным ключом, под который предусмотрены утопленные грани. При большом объеме сборки целесообразно использовать шуруповерт с шестигранной битой. Для скрывания крепежа выпускаются пластиковые заглушки в цвет мебели.

Если вы заметили ошибку, не рабочее видео или ссылку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

0

Анкеры и дюбели

Анкеры и дюбели имеют схожую конструкцию и принцип работы. В просверленное отверстие вставляется конический элемент, после чего забивается сам крепеж, расширяющий гильзу и надежно фиксирующийся в стене или блоке. Конструкционно дюбели от анкеров отличаются не сильно. Дюбель состоит из двух частей:

1. Гильзы, часто выполненной из пластмассы,
2. И непосредственно крепежа, часто представляющего собой обычный шуруп.

Конструкция гильзы такова, что в неразжатом положении она полностью соответствует диаметру просверленного отверстия, но при забивании крепежа она расширяется, и вытащить ее обратно практически невозможно.

Конструкция анкера несколько иная. Через тело метиза проходит болт, а стальная гильза имеет лепестки на конце. В качестве гайки используется каплевидный элемент, который при закручивании болта разжимает лепестки и надежно фиксирует анкер внутри отверстия. Помимо размеров, анкеры отличаются формой гильзы. Ассортимент такой продукции очень разнообразен, и каждый анкер имеет свое назначение. Например, анкеры-бабочки, предназначены для крепления в полных отверстиях, например сквозь плиты перекрытия. Лепестки такого анкера не только расширяются, а раздвигаются в стороны, тем самым не давая гильзе выпасть из отверстия.

Если проводить границу между дюбелями и анкерами, то можно сказать, что первые предназначены для крепления объектов при минимальной нагрузке, в то время как анкер способен выдержать серьезное напряжение. Но и тут есть отступление – строительные-забивные дюбеля. По сути это гвозди, с туго насаженной шайбой. Они забиваются в бетон специальным пистолетом, и извлечь забитый метиз становится практически невозможно. Эти крепежи также называют дюбелями, хотя правильнее было бы отнести их к строительным гвоздям, так как они не имеют расширяющейся гильзы и держаться только за счет забивания.

Принцип работы шайбы

На вид она выглядит очень просто, представляя собой разрезанный диск с разведёнными концами, которые находятся в разной плоскости. Такая форма шайбы подходит для предотвращения самопроизвольного откручивания другого крепежа за счёт упругой деформации, формирующейся под нагрузкой.

Например, когда подкладывается гровер под гайку, она пытается двигаться в обратную сторону, но кромка шайбы упирается в корпус и обеспечивает неподвижность крепежа. Таков принцип работы гроверов.

Гайки, шайбы и гроверы

Эти три метиза можно отнести в один раздел, так как они относятся к категории фиксирующих, и не работают как отдельный крепеж. Начнем с самого простого элемента – шайбы. Это круглое изделие, наживляемое на болт и устанавливаемое под гайку. Шайба препятствует раскручиванию гайки и в ряде случаев перекрывает пустое пространство, если отверстие, в которое вставлен болт, больше, чем диаметр самого болта. Шайбы, несмотря на свою простоту, могут отличаться по материалу, из которого они изготовлены. Наиболее привычные гайки изготавливаются из металла, но существуют также резиновые и пластиковые элементы. Они используются при креплении изделий, требующих бережного отношения к поверхности. Например, крашеный профнастил закручивается через резиновую шайбу. Она обеспечивает плотное соединение, но в отличие от металла не способна нанести вред крашеному покрытию.

Гровер – одна из разновидностей крепежной шайбы. Это металлическое кольцо, распиленное с одной стороны и изогнутое по спирали. При стягивании гайкой кольцо принимает изначальную форму, тем самым создавая напряжение, то есть, обеспечивая лучший прижим. Гроверы изготавливаются из более прочной марки стали, и после раскручивания они снова изгибаются, что позволяет использовать их многократно. Назначение гровера – препятствование раскручиванию, то есть то же, что у обычной шайбы. Но гровер, благодаря своей форме, может работать под сильной нагрузкой и обеспечивает надежное соединение при вибрации. Гроверы используются в машиностроении и на различных станках, то есть везде, где присутствует вибрация. Если закрутить гайку без гровера, она просто раскрутится со временем.

Гайки – самый разнообразный метиз в данной категории. Они служат для фиксации резьбового крепежа, то есть накручиваются на болт или винт. Помимо размера и шага резьбы, гайки отличаются формой, и список конфигураций довольно большой:

• Прямые гайки с шестигранной формой. Наиболее распространенный тип метиза, встречающийся чаще всего.
• Корончатая. Имеет пазы на верхней части, в которые после закручивания вставляется специальный шплинт, препятствующий раскручиванию.
• Барашек. Гайка со специальными выступами, позволяющими закручивать ее без использования ключа. Используется для крепления объектов, не испытывающих серьезные нагрузки и с минимальной вибрацией.
• Квадратная. Специальная гайка, погружаемая в специальный паз. Ее не нужно удерживать ключом при закручивании, так как она уже зафиксирована в посадочном отверстии.
• Фланцевая. На нижней части гайка имеет юбку с насечками. При закручивании обеспечивает более надежное сцепление с шайбой или гровером.

Это далеко не полный список форм-факторов гаек, и многие производители современного оборудования используют собственные конструкции, как это происходит с формой винтов и шурупов.

Как отличить метрическую гайку от дюймовой?

К сожалению, отличить «на глазок» не удастся, так как американская резьба имеет тот же угол профиля 60°, что и метрическая стандарта ISO. Но есть различия в диаметре, шаге и в размере внешнего шестигранника. Несмотря на то, что их можно свинтить между собой, в соединении, как правило, наблюдается небольшой люфт, что делает метрический и дюймовый крепеж не взаимозаменяемым.

Можно их различить по маркировке классов прочности: у метрических — цифры

,
у дюймовых — линии
.

Маркировка класса прочности гаек с дюймовой и метрической резьбой

Но стальные детали низкой прочности не маркируются. Подробнее о маркировке читайте далее.

Как измерить дюймовую гайку?

В американском машиностроении самой распространенной является шестигранная гайка общего назначения, форма и габаритные размеры которой приведены в ASME B18.2.2 (аналог DIN 934, ISO 4032). Параметры резьбы соответствуют ANSI B1.1 с допуском по классу 2B, стандарт UTS (Unified Thread Standard), крупного (UNC) или мелкого (UNF) шага.

Пример условного обозначения: 1/4″ — 20 UNC

, где:

• 1/4″ – номинальный диаметр резьбы;
• 20 – количество витков на дюйм;
• UNC – унифицированная крупная (основная) резьба.

Измерение номинального диаметра резьбы гайки

Этот параметр обычно находится в пределах от 1/4″ до 3″ и обозначается дробным или целым числом в дюймах (не десятичным). Американские крепежные детали размером менее 1/4 дюйма обозначены целым числом от 0 до 10 (часто с предшествующим знаком # или №).

Самый простой способ определения номинального диаметра гайки – это измерение штангенциркулем наружного диаметра соответствующего ей болта (на который она навинчивается).

Если же мы просто измерим ширину ее отверстия, то получим наименьший внутренний диаметр профиля – d вн

, который меньше, чем ее номинальный диаметр —
d
.

Например, для рассматриваемой гайки 1/4″ (1/4 дюйма = 6,35 мм), d вн. будет составлять 5,35 мм. Далее по справочным таблицам надо сопоставить его с наружным диаметром ответного болта. Это и будет искомый диаметр гайки.

Таблица 1. Соответствие внутреннего диаметра гайки наружному диаметру болта.

Заклепки

Разновидность крепежных изделий, попадающая под категорию безударной фиксации и одностороннего монтажа. Применяется при скреплении нескольких объектов путем клепания, то есть не требует закручивания или ударов по метизу. Состоит из двух элементов:

1. Стальной ножки с расширением на конце,
2. И алюминиевого элемента, сплющиваемого при фиксации.

Принцип действия следующий: клепка вставляется в специальный инструмент, который захватывает металлический центральный стержень. После этого клепка погружается в заранее просверленное отверстие, и нажатием на рычаги инструмента, металлический стержень вытягивается, расширяя алюминиевую гильзу. За счет разницы плотности металлов, алюминий полностью сплющивается, как только достигает места фиксации. После этого инструмент отрезает уже не нужный стрежень, и клепка остается внутри, надежно скрепляя объекты.

Изъять такой крепеж из посадочного места уже невозможно. Только путем высверливания, то есть заклепка является одноразовым крепежом и далеко не всегда ее можно использовать. Например, стандартные клепки не используют при скреплении деревянных элементов. Натяжение метиза может просто расщепить дерево. Также существует ограничение по толщине скрепляемых элементов. Клепки бывают разных размеров, и максимальная толщина скрепляемых элементов не должна превышать длину алюминиевой гильзы. Также следует понимать, что чем длиннее и толще клепка, тем сложнее ее будет зафиксировать ручным инструментом, так как придется прикладывать серьезное усилие. В этом случае используются клепальные машины с электрическим приводом или сложной системой рычагов, снижающих нагрузку на человека, который использует инструмент.

Также клепки отличаются по материалу, из которого они изготовлены. Существуют медные и латуневые метизы, но основная сфера их применения довольно узкая. Они используются при судостроении, то есть при фиксации элементов, находящихся в агрессивных условиях. Например, под водой. Кроме того, медные клепки применяются на объектах повышенной пажароопасности. При соприкосновении с чем-либо они не создают искру, в отличие от обычной стали.

Шпильки

Шпилька – один из самых простых видов крепежей в конструкционном плане. Это прямой металлический штырь, полностью или частично покрытый резьбой. Вкручивается в посадочное место и позволяет скрепить два объекта или произвести фиксацию при помощи гайки. Шпильки используются в машиностроении и при производстве различных станков, но существуют и другие разновидности. Например, сантехнические шпильки. Их особенность в том, что резьба на двух концах отличается. То есть, с одной стороны это шуруп, а с другой обычный болт. Такая шпилька позволяет производить крепление к бетонным поверхностям различных сантехнических изделий, например, унитазов. Закрепив одну часть в бетонный или деревянный пол, снаружи остается болтовая часть, на которую впоследствии накручивается гайка.

В зависимости от назначения и сферы применения, шпильки могут быть как обычными, металлическими, то есть без специального покрытия, так и защищенные. Типов защиты много, как и методов их нанесения. Наиболее распространенный тип – цинк. Он наносится на поверхность метиза гальваническим методом и предотвращает появление коррозии.