Шлиц крепёжного изделия выполняет единственную функцию – обеспечивают передачу усилия от инструмента при закручивании/отворачивании. Задачей шлица является обеспечение надёжного контакта с жалом отвертки, специальной насадкой-битой или охватывающим ключом. Соответственно, шлиц должен иметь строго выдержанные, стандартные размеры. А также отличаться достаточной износостойкостью (поскольку сорванная головка часто не позволяет ни закрутить, ни выкрутить крепёж и заменить его новым!).
Широкое распространение автоматических шуруповёртов накладывает дополнительные требования. К примеру, чтобы материал шлица имел магнитные свойства (чего лишена нержавеющая сталь), чтобы лучше держаться в магнитной насадке инструмента.
Виды резьбового крепежа
Основными видами резьбовых крепёжных изделий являются: болты, гайки, винты, шурупы, саморезы. Их принципиальное отличие – тип и форма резьбы, а также вид головок или шлицов (при их наличии):
- для болтов это традиционная шестигранная головка;
- винты или шурупы (тот же винт, но с конической сужением на конце и более мелкой резьбой) могут иметь простейший шлиц с единственной (под плоскую отвертку) или крестообразной прорезью;
- для саморезов, вкручивание которых сопровождается значительным сопротивлением материала, требуются более «хваткие» шлицы – крестообразные типа PH, или крестообразные с дополнительными угловыми «лучами» (типа PZ);
- широко распространены винты и шурупы с шестигранной головкой, как под обхватывающий ключ, так с внутренним шестигранником (под ключ Аллена);
- существуют также шлицы «хитрой» формы – звёздочкой (с различным числом граней – 8, 12-ю, типа Torx T, Torx TХ или защищённой формой Torx TR), косым треугольником (типа Tri-Wing), обычный квадрат или шлиц-розетка (под вилочный ключ), и т.д
Возникает справедливый вопрос, зачем такое усложнение, выливающееся в необходимость иметь множество инструментов и путаться в них? Ответ снова подскажет история.
Появление и эволюция шлицов
Вероятно, только историки (причём весьма дотошные) могли бы указать точные даты появления резьбовых элементов. Однако здравый смысл и взгляд на технологию изготовления первых винтов подсказывают, что шлицевые головки должны были иметь форму квадрата. Ведь это самое простое и логичное решение при ручной ковке! Поэтому первый винт правильнее назвать болтом, тем более что квадратная головка вскоре уступила место шестигранной. Такой болт гораздо проще затягивать – переставлять рожковый ключ после поворота всего на 60 градусов, а не на 90. Со временем появились и накидные ключи – в том числе торцевые головки с удобным вертикальным доступом к крепежу.
А между тем, резьбовой крепёж проникал всюду – использовать ключи для затяжки мелких болтов становилось всё труднее (попробуйте сами!). И вот какой-то очень сообразительный мастер подумал, а зачем нужен ключ? Нельзя ли в головке болта пропилить паз – и закручивать его любым плоским инструментом (хоть ножом, хоть стамеской, хоть ногтем)?! Приблизительно таким образом шестигранная головка уступила место первому прямому шлицу, а болт превратился в винт (по некоторым данным это произошло в 15-16-ом веке).
Прямой шлиц оказался долгожителем – в неизменном виде просуществовал вплоть до начала 20-го века. Толчком к его совершенствованию послужила травма: канадский коммивояжёр Петер Робертсон так усердствовал в желании продать «чудо-пружинные» отвертки, что однажды при демонстрации жало соскочило с винта и вонзилось ему в руку. Предприимчивый канадец придумал заменить прямой паз квадратным углублением, и в 1907 году получил патент на новый вид шлица (и, соответственно, отвёртки к нему – с квадратным жалом).
Новинка сразу пришлась по душе промышленникам. Винт Робертсона обладал массой преимуществ: был дёшев и прост в изготовлении, квадратное углубление шлица отлично центрировало инструмент (закручивать можно было почти вслепую) и позволяло передавать значительный момент затяжки. Квадратные шлицы широко применялись на моделях «Форд Т» и «Форд А», завод Робертсона работал на полную мощность! Но из-за разногласия с крупными «финансовыми воротилами» Робертсону не удалось стать монополистом на рынке США.
Другому коммивояжёру повезло гораздо больше: в 1936 году американец Генри Филипс запатентовал крестообразный шлиц (известный сейчас как Филипс). По сравнению с «квадратом Робертсона» он обладал существенными недостатками (меньший передаваемый момент, склонность к проскальзыванию отвертки и срыву шлица). Однако удачное партнёрство с фирмой «Дженерал моторс» и применение шлица Филипса в элитных моделях Кадиллаков сделали своё дело: стандарт фактически стал национальным. А после Второй мировой войны – и общемировым. Даже в Советском Союзе стали применять винты Филипса, хотя и «изобретённые заново».
Хорошо известно, что первый советский стратегический бомбардировщик Ту-4 был точно скопирован с американской «летающей крепости» В-29. При этом был скопирован и крестообразный шлиц. Его очевидные преимущества: чёткое направление усилия затяжки по оси винта. Это особенно актуально при использовании автоматических шуруповёртов (которые в середине 20-го века не имели ни регулировки крутящего момента, ни защитной «трещётки») – инструмент легко соскальзывал с прямых шлицов, но хорошо затягивал крестовые и автоматически выталкивался по достижении предела закручивания (благодаря форме шлица, а не конструкции отвертки!).
Однако недостатков у крестового шлица Филипса тоже хватало: во-первых, необходимость осевого прижима отвёртки (без этого не обеспечивался нужный момент затяжки), что усложняло ручную работу. Во-вторых, склонность к срыву шлица в результате которой винт или шуруп часто невозможно было ни затянуть, ни выкрутить (эта проблема хорошо знакома каждому мастеру!). Досадно, что к срыву вело главное достоинство крестообразного шлица – его способность выталкивать отвёртку при окончании затяжки. Именно в попытках сохранить это достоинство и убрать недостаток срыва крестообразный шлиц претерпевал дальнейшие изменения (вплоть до хорошо известного современного шлица Pozidriv). И в целом, усложнение шлицев было направлено на решение конкретных задач: упростить затяжку при массовом автоматизированном производстве, ограничить возможности откручивания «секстетных головок» (различные звездообразные шлицы для которых требуются специальные отвертки), значительное повысить момент затяжки (причина появления в 1936 году внутреннего шестигранника).
Трёхлопастной шлиц Tri-Wing и четырёхлопастной Torq-Set были запатентован в 1958 году. Углубление шлица со скошенными лучами даёт возможность передавать момент затяжки без осевого усилия на инструмент. Это позволяет использовать крепёж в таких «нежных» областях, как электроника – без риска повредить скрепляемые детали.
Шлиц Torx (в разговорной речи «звездочка») был разработан компанией Textron в 1967 году. Появление резьбового крепежа, выдерживающего значительную нагрузку, потребовало соответствующего увеличения момента затяжки. А значит, нужен был новый шлиц, способный воспринимать этот момент без повреждения. Так и появился шлиц Torx в виде шестилучевой звезды. Специальный инструмент для работы с такими шлицами изначально не был широко распространён. Поэтому шлицы Torx успешно применялись в качестве «защиты от проникновения» (особенно в бытовой технике – чтобы не допустить её самостоятельного ремонта владельцем в гарантийный период). Конечно, со временем отвертки под «звёздочку» стали массовыми. Тогда в 1990 году компания Textron выпустила новый вид шлица – Torx Plus (имеющий в том числе антивандальное исполнение).
На сегодняшний момент самыми распространёнными шлицами этого типа являются:
- Torx External – головка в виде звезды (под обхватывающий ключ). Это позволяет уменьшить размеры головки винта, что очень востребовано в автоиндустрии. Размеры шлицов: от E4 до E44;
- Torx Tamper Resistant – антивандальный вариант (обозначается как TR) со специальным выступом в центре шлица. Отвёртка, соответственно, также должна иметь ответное углубление.
- Пятилучевой Torx – одна из разновидностей антивандального шлица (другие названия 5-lobe Torx, Brigadier Pentahedron key set). Углубление в головке шлица имеет пять скошенных лучей – под специальный инструмент;
- Pentalobe – шлицы с углублениями в форме ромашки. Применяются в изделиях Apple.
- Torx Plus – шлиц с углублением в форме звезды со срезанными концами. Имеет «обратную совместимость»: инструмент для Torx Plus подходит к прежним шлицам Torx. А если наоборот, то «старый» инструмент Torx не сможет обеспечить высокого крутящего момента при затяжке шлицев Torx Plus;
- Torx Plus External – аналогично шлиц, но с внешней звёздочкой. Отличается очень компактными размерами;
- и наконец, антивандальная версия Torx Plus – углубление шлица имеет пять лучей со штырьком по центру. Требует специального инструмента.
Существуют и весьма оригинальные типы шлицев. К примеру One-way (в буквальном переводе «в один конец») – этот шлиц с полукруглыми углублениями предназначен лишь для затяжки крепежа, без возможности открутить его вновь!
От стамески к отвёрткам и битам
Даже в словаре Даля первая отвёртка упоминается как «Орудие в виде тупой стамески». И для прямых шлицев такого инструмента вполне достаточно! Однако усложнение шлицевых головок потребовало соответствующей модификации отвёрток (под квадрантный шлиц Робертсона, крестовой Филипса и т.д.).
В нашем сегодняшнем понимании отвёрткой называется инструмент с длинным жалом, кончик которого имеет определённую форму под соответствующий шлиц, прикреплённым к ручке. Незначительной модификацией можно придать отвертке универсальность (к примеру, съёмное жало с крестовым и плоским концом на обеих сторонах), добавить храповый механизм («трещотку» – чтобы обойтись без перехвата при закручивании), снабдить ручку прорезиненным нескользящим покрытием и т.п.
Однако, какой бы удобной ни была отвёртка, у неё остаётся один существенный недостаток – фиксированный размер жала. Даже домашнему мастеру нужно минимум три-пять отвёрток разного размера – и это под шлиц одной-единственной формы! Умножим это количество на возможное число разных шлицев (прямой, крестообразный, шестигранник, звёздочка…) и получим свыше двух десятков отвёрток!..
Чтобы не превращать инструментальный ящик любого мастера в склад «тупых стамесок» было найдено простое решение – разделить ручку отвёртки и её жало-наконечник. Действительно, зачем иметь множество очень удобных (прорезиненных, с трещоткой), но однотипных ручек? Пусть будет одна – плюс съёмные жала-наконечники разной формы. Так появились сменные отверточные вставки или БИТЫ.
Инструментальные биты
Сменный наконечник определённой формы (под конкретный тип и размер шлица) получил название «бит». Его конструкция крайне проста: короткий металлический пруток, кончик которого «заточен» под один-единственный шлиц, а хвостовик имеет бортики или шестигранную форму (чаще всего) для установки в цанговый зажим ручки-отвёртки. Биты могут иметь магнитные свойства, что помогает удерживать насаженный крепёжный элемент (очень удобно для закручивания саморезов).
Несмотря на инженерную изящность и высокое удобство сменных битов, их появление датируется более чем сотней лет! Ещё в позапрошлом веке широко применялись сменные насадки для деревянных рукояток – разнообразные лезвия, шила, перки, буравчики и т.п.
Современные биты классифицируются по:
- конструкции наконечника (под прямой, крестообразный шлиц, звёздочку, треугольник шестигранник, трёхгранник и т.п.);
- размеру рабочей части (Slot – под плоские шлицы размером от 0 до 7, Ph – под крестообразные от 0 до 4, Pz – под модифицированный крестообразный шлиц с размерами 0 до 4 универсальных единиц, и т.д.);
- материалу – практически все изготавливаются из углеродистой инструментальной стали. Но могут иметь дополнительное износостойкое покрытие: хром-ванадиевое, хром-молибденовое, карбидами никеля или вольфрама. Характерное золотистое покрытие из нитрид-титана считается самым «элитным» – обеспечивает наибольшую стойкость к износу и коррозии;
- назначению – существуют специальные биты под шлицы «секретной» формы, биты-переходники с шестигранными головками (для закручивания гаек) и т.п.
В целом, единственный универсальный набор бит и удобная отвёртка-держатель позволяют иметь под рукой инструмент практически для всех типов и размеров резьбовых крепёжных изделий.
