Типы, виды резьбовых шпилек и их применение

В промышленности и строительстве применяют разные типы резьбовых шпилек. Это основной вид крепежа, используемый повсеместно. С одной стороны – это простой метиз с минимальным устройством, с другой – это высокотехнологичное изделие, выполняющее роль важного связующего звена в любой металлической конструкции.

Описание типов шпилек

В зависимости от возлагаемых задач, изготавливают разные виды резьбовых шпилек. Это металлический крепеж, представляющий собой пруток с резьбой с одной или с двух сторон. Им скрепляют элементы конструкции с резьбовыми или гладкими отверстиями. Для решения разных конструкторских и монтажных задач применяют разные варианты шпилек для:

• крепежа деталей с гладкими отверстиями;
• ввинчивания в несущее изделие;
• скрепления фланцевых деталей;
• приваривания к плоскости;
• закладки в бетон;
• особо нагруженных конструкций;
• анкерного крепежа.

Видов резьбы

На шпильках в зависимости от их целевого применения изготавливают разные типы резьбы. Она бывает стандартной метрической. У болта диаметром М10 шаг составляет 0,75 мм. Соответственно, винт М24 обладает шагом 2-3 мм. Но резьба также бывает разной на всех шпильках в метрическом диапазоне. Применяют:

• мелкий, на шпильках М24 он составляет 2 мм;
• крупный, на винтах М24 – 3 мм.

Кроме шага, также существует угол резьбы. Это величина, характеризующая отклонение между плоскостью резьбовой кромки и осевой линией винта. Производят шпильки 4-х типов с углами 45, 60, 75 и 90 градусов. Стандартный параметр составляет 60 градусов. Чем больше угол, тем меньше витки подвержены нагрузкам.

По длине резьба бывает:

• полной по всей длине шпильки;
• с двух сторон на некотором расстоянии от края;
• с одной стороны;
• разного диаметра или шага.

Также различают шпильки по диаметру. На участке между резьбой он может быть меньше, больше или быть равным.

Марки сталей для шпилек

Невозможно применять один тип шпилек для выполнения всех монтажных соединений. В одних конструкциях они слабо нагружены, а в других – нагрузка превышает допустимые параметры. Для производства метизов данной категории применяют разные виды сплавов:

• Шпильки повышенной прочности служат в условиях, где нагрузка превышает номинальные, поэтому в них использованы материалы с особыми свойствами. Их характерной чертой бывает черное покрытие, что указывает на наличие защитной обработки фосфатами железа. Изделия этого категории обладают классом прочности, начиная от 8-го. Изготавливают их из сталей 35Х, 40Х, 45Х, 35ХГСА, 20Х13 и подобные им. Встречаются изделия из углеродистых сплавов – 12Х18Н9Т или 12Х18Н10Т.
• Анкерные шпильки предназначены для крепления деревянных и металлических элементов конструкций к бетонным основаниям. Они имеет характерную форму с клиновидным наконечником, который распирают втулку. Для обеспечения нужной прочности соединения в таких местах применяют разные типы сплавов с заданными характеристиками. Встречаются шпильки из ст. 20х13, 30ХМА, 14Х17Н2 и подобные им материалы. Для особо нагруженных конструкций и решения наиболее важных задач применимы крепежи из сталей 09Г2С.
• Фланцевые шпильки делают из марок Ст. 35, 40х и той же 09Г2С. Это обусловлено тем, что в этом месте они подвержены наибольшим нагрузкам на разрыв и срез. Также в месте стыка могут происходить утечки рабочей среды, которая может стать причиной коррозии крепежа. Материал зачастую определяет физические свойства креплений и возможные максимальные действующие нагрузки. Снаружи для дополнительной защиты метизы покрывают защитными слоями цинка, никеля или железа.
• Для производства закладных шпилек используют обычную углеродистую или конструкционную сталь. К таким относятся 3пс и 09Г2С. Эти сплавы обладают высокой механической прочностью и способностью работать на растяжение. При выборе правильного диаметра крепежа обеспечивается требуемая устойчивость к любым нагрузкам и воздействиям природного характера.
• Приварную шпильку производители выпускают из омедненных марок сталей. Они имеют специальные буквенные обозначения М3, М4, М5 и др. Покрытие обеспечивает повышенную защиту от коррозии. Основными видами сталей для выпуска таких метизов выступает А2, А4 и А5. Материал обладает хорошей прочностью до 4.8. Для производства техники для пищевой промышленности используют шпильки из нержавеющей стали А2.   

Областей применения

Сфера применения шпилек очень велика. Разные виды крепежа применяют для решения конструкторских задач во многих отраслях:

• Фланцевые применяются для прочных несущих соединений трубопроводов торцами. Ими соединяют фланцевые детали конструкций со сквозными отверстиями. Их производят из прочных марок сталей с большой несущей способностью, так как внутри трубопровода может возникать большое разрывающее давление с высокими температурами до 650 градусов.
• Закладные шпильки используют при монтаже уличных объектов. Ими фиксируют к бетонным основаниям металлические опоры, столбы освещения, ЛЭП, подставки для навесных сооружений.
• Шпильки с одинаковой резьбой по всей длине применяют в строительстве при возведении крыш, бревенчатых стен, каких-то других несущих конструкций с заделкой в структуру материала. Их можно согнуть буквой П для притягивания балок к армопоясу или мауэрлату. Часто встречаются шпильки в мебельной продукции.
• Шпильки с мелкой резьбой для гладких отверстий часто применяют в автомобильной промышленности. Они есть в ДВС, трансмиссии, раме и других частях авто. Мелкий профиль обеспечивает увеличенную несущую способность. Для их производства используют специальные виды марок сталей с термостойкостью и устойчивостью к повышенным нагрузкам.     

Шпильки, как один из видов крепежа, применяют везде от строительства объектов гражданского назначения до крупных промышленных комплексов. Они есть разных диаметров, длин, типов резьбы и материалов. Для обеспечения требуемой несущей способности необходимо выбирать правильный сплав в соответствии с требуемыми нагрузками.