Саморезы для стали: типы, марки и руководство по установке

Что такое саморезы для стали?

Саморезы по стали Это крепежные детали, разработанные для создания собственной сопрягаемой резьбы непосредственно в стальной подложке при их вбивании. Вместо того, чтобы требовать предварительно нарезанного отверстия, эти крепежные детали либо срезают материал, чтобы сформировать резьбу, либо смещают и подвергают холодной обработке окружающую сталь, чтобы получить форму взаимосвязанной резьбы - и все это за один этап установки. В результате получается надежное, виброустойчивое соединение, которое можно получить быстрее и с меньшим количеством этапов подготовки, чем традиционные болтовые соединения.

Первоначально разработанные для сборки листового металла в автомобильной и бытовой промышленности, саморезы с тех пор стали стандартным оборудованием в строительстве, системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, электрических шкафах, производстве металлоконструкций и общем производстве. Их способность крепить сталь без предварительного нарезания резьбы делает их особенно ценными при монтаже и ремонте в полевых условиях, где просверлить пилотное отверстие и забить саморез гораздо практичнее, чем устанавливать оборудование для нарезания резьбы.

Стоит отметить общее терминологическое различие: на практике термины саморез и саморез часто используются как взаимозаменяемые для этих крепежных деталей, особенно в конфигурациях с шестигранной головкой, предназначенных для использования с гаечным ключом или головкой. В данном руководстве оба термина относятся к одному и тому же семейству резьбонарезных или резьбонарезных креплений, предназначенных для стальных подложек.

Виды саморезов и когда использовать каждый из них

Не все саморезы работают одинаково или одинаково работают при различной толщине и уровне твердости стали. Выбор правильного типа — это первый и самый важный шаг в любом креплении.

Резьбонарезные саморезы (тип 1 и тип F)

В крепежных изделиях, нарезающих резьбу, используются острые режущие кромки возле кончика для физического удаления материала и формирования резьбы в отверстии. При монтаже образуется металлическая стружка или стружка, которую необходимо очищать от глухих отверстий. Эти крепежные детали хорошо подходят для стальных подложек толщиной примерно 1,2 мм, где имеется достаточно материала для поддержки полной формы резьбы. Поскольку резьба нарезается, а не формируется, крепеж можно снимать и вставлять повторно без значительной потери прочности удержания, что является важным преимуществом в узлах, требующих периодической разборки для технического обслуживания.

Саморезы для нарезания резьбы (холодной формовки)

Крепежные детали, формирующие резьбу, смещают сталь, а не разрезают ее, придавая окружающему материалу холодную обработку точной формы резьбы. Микросхемы не производятся, что делает их пригодными для герметичных корпусов и чистых сред. Смещенный материал создает упрочненную резьбу, которая прочнее, чем исходная основа, что приводит к более высокому сопротивлению выдиранию, чем у альтернативных вариантов нарезания резьбы. В этой категории широко используются конструкции с трехдольчатым поперечным сечением, иногда называемые вариантами пластита или таптита, поскольку некруглый хвостовик снижает необходимый приводной крутящий момент, сохраняя при этом прочную резьбу. Формование резьбы наиболее эффективно при обработке пластичных сталей и более тонких сталей, где возможно течение материала без образования трещин.

Самосверлящие винты (Tek Screws, тип 17)

Самосверлящие крепежные детали сочетают в себе наконечник сверла и корпус для нарезания резьбы, что полностью устраняет необходимость в отдельном направляющем отверстии. Острие сверла проникает в сталь, канавки очищают образующуюся стружку, а форма резьбы взаимодействует с материалом за одну непрерывную операцию. Самосверлящие винты классифицируются по номеру точки сверления (от 1 до 5), что соответствует максимальной толщине стали, которую они могут пробить — от примерно 0,8 мм для точки № 1 до 12,7 мм для точки № 5. Они чрезвычайно популярны в стальных конструкциях, металлической кровле, облицовке и стальном каркасе, где скорость установки имеет решающее значение.

Ключевые критерии выбора для применения в стали

Выбор подходящего самореза для стали требует большего, чем просто выбор правильного типа резьбы. Несколько дополнительных факторов определяют, будет ли крепеж надежно работать в течение предполагаемого срока службы.

Толщина и твердость стали

Толщина скрепляемой стали напрямую влияет на глубину зацепления резьбы и, следовательно, на прочность на выдергивание. Общая рекомендация – сделать как минимум три полных витка резьбы в подложке. Для тонкого листового металла может потребоваться регулировка шага резьбы или использование более мелкой формы резьбы. Твердость стали имеет одинаковое значение: очень твердые стали могут противостоять нарезанию резьбы наконечниками, и для их проникновения без разрушения наконечника требуются крепежные детали с твердосплавными наконечниками или сплавами кобальта.

Тип головки и тип привода

Конфигурации с шестигранной шайбой являются наиболее распространенными для конструкционной стали, обеспечивая большую опорную поверхность и передачу высокого крутящего момента через головку или гаечный ключ. Формы с панорамной и плоской головкой используются там, где необходим более низкий профиль. Выемки для привода — Phillips, Tилиx или шестигранная головка — следует выбирать в зависимости от имеющегося инструмента и требуемого крутящего момента. Приводы Torx обеспечивают превосходное сопротивление расцеплению при высоких крутящих моментах, что особенно актуально при установке в более твердые стали, где сопротивление повышено.

Покрытие и защита от коррозии

Коррозионная стойкость крепежа должна соответствовать предполагаемой среде эксплуатации:

• Цинк гальванический — подходит для сухих внутренних работ; низкая стоимость
• Горячая оцинковка — подходит для наружных и умеренно агрессивных сред
• Нержавеющая сталь (А2/304 или А4/316) — требуется для морских, прибрежных, химических сред или сред с высокой влажностью
• Керамическое или полимерное покрытие. — используется в кровельных и облицовочных системах, где требуется как долговременное соответствие цвета, так и устойчивость к коррозии.

Обратите внимание, что следует также учитывать гальваническую совместимость между покрытием крепежа и стальной подложкой, особенно в сборках из смешанных металлов или когда алюминиевые панели крепятся к стальной конструкции.

Как определить класс болта

Определение класса болта перед установкой имеет важное значение для обеспечения соответствия крепежа требованиям нагрузки, окружающей среды и безопасности сборки. К счастью, как британские, так и метрические болты имеют стандартизированную маркировку прямо на головке, которая четко передает информацию о классе — если вы знаете, как их читать.

Маркировка болтов SAE / Imperial (дюймовая серия)

Болты дюймовой серии, изготовленные по стандартам SAE, обозначаются радиальные линии (косые черты), нанесенные на головку болта . Количество строк указывает на оценку. Важно отметить, что линии обозначают класс выше 2, поэтому болт с тремя линиями соответствует классу 5, а не классу 3.

Маркировка класса прочности метрических болтов

Метрические болты используют двухзначные класс недвижимости выбито прямо на голове — например, 4,6, 8,8, 10,9 или 12,9. В отличие от маркировки SAE, в которой используются линии, метрическая маркировка является числовой и может считываться напрямую. Класс свойства кодирует как предел прочности, так и коэффициент текучести:

• число перед десятичной запятой × 100 дает минимальную прочность на разрыв в МПа. Для болта 10,9: 10 × 100 = предел прочности на разрыв 1000 МПа.
• число после запятой × 10 дает отношение текучести к растяжению в процентах. Для болта 10,9: 9 × 10 = 90 %, что означает, что предел текучести составляет 90 % от предела прочности, или примерно 900 МПа.

Маркировка болтов из нержавеющей стали

В крепежных изделиях из нержавеющей стали не используются марки SAE или метрические номера классов прочности. Вместо этого они отмечены значком обозначение аустенитного класса :

• А2 — нержавеющая сталь 304; подходит для общих коррозионностойких применений
• А4 — нержавеющая сталь 316; подходит для морской, химической и высококоррозионной среды благодаря содержанию молибдена

За этой маркировкой следует обозначение прочности, например А2-70 or А4-80 , где число представляет собой минимальную прочность на разрыв в единицах 10 МПа (например, А2-70 = минимальная прочность на разрыв 700 МПа).

Когда маркировка отсутствует или нечетка

Болты без какой-либо маркировки на головке, особенно если они кажутся нарезанными или обработанными на станке, а не коваными, в лучшем случае должны относиться к классу 2 / классу прочности 4.6 и никогда не должны использоваться в конструкциях или критически важных с точки зрения безопасности применениях без проверки. В критических сборках к крепежным изделиям должны прилагаться отчеты об испытаниях материалов или заводские сертификаты для подтверждения соответствия классу, особенно для конструкционных болтов классов 10.9, 12.9 или конструкционных болтов, указанных в стандарте ASTM.

Подбор марки болта в соответствии с вашим применением стали

Для саморезов, используемых в стали, выбор марки имеет такое же значение, как и тип резьбы. Слишком мягкий саморез будет сорвать собственную резьбу или деформироваться, не достигнув необходимого усилия зажима. Слишком твердый для основы материал может вызвать растрескивание или концентрацию напряжений в более тонких стальных секциях.

В качестве практического руководства:

• Для легкий листовой металл (ОВиК, шкафы, ненесущая обшивка) : саморезы из закаленной низкоуглеродистой стали входят в стандартную комплектацию; Обычно не наносится определенная маркировка класса, но твердость крепежа должна превышать твердость подложки.
• Для стальной каркас и прогоны : типичны самосверлящие винты Tek с минимальной твердостью HRC 36–39; ищите сертификацию по таким стандартам, как AS 3566 или ASTM C1513.
• Для соединения с высокой нагрузкой или преднагружением : стандартные болты с гайками класса 8,8 или 10,9 предпочтительнее саморезов; конфигурации с саморезами редко используются там, где требуется точное и повторяемое усилие зажима.
• Для подложка из нержавеющей стали или коррозионная среда : используйте саморезы из нержавеющей стали А2 или А4; избегайте смешивания крепежных деталей из нержавеющей стали с основами из углеродистой стали во влажных средах из-за риска гальванической коррозии.

Советы по установке для лучшей производительности

Даже правильно подобранный саморез будет работать хуже, если его установить неправильно. Следующие методы последовательно улучшают качество соединений и долгосрочную надежность:

• Используйте правильный диаметр направляющего отверстия. Слишком маленькие направляющие отверстия увеличивают крутящий момент привода и могут привести к поломке наконечника или сорванию резьбы. Слишком большие направляющие отверстия уменьшают зацепление резьбы и силу выдергивания. Большинство производителей крепежных изделий публикуют таблицы размеров направляющих отверстий для своих конкретных продуктов для стандартных марок стали.
• Контролируйте скорость и крутящий момент привода. Для self-drilling screws, excessive RPM during the drilling phase generates heat that can harden the steel locally and resist thread engagement. A moderate speed of 1,500–2,500 RPM with consistent axial pressure is generally recommended. Use a torque-limiting driver where possible to avoid over-driving.
• Не используйте повторно саморезы в одном и том же отверстии. После удаления самореза резьба в стальной основе формируется под этот конкретный крепеж. Повторная вставка новой застежки в то же отверстие может привести к возникновению поперечной резьбы и значительному снижению прочности крепления. Если предполагается разборка и повторная сборка, рассмотрите возможность использования резьбовой вставки или обычного резьбового отверстия.
• Проверьте посадку шайбы или головки. При кровельных и облицовочных работах с шайбами ​​из неопрена или EPDM шайбу следует сжимать равномерно и заметно, не допуская чрезмерного сжатия до точки деформации. Чрезмерно закрученные шурупы Tek в тонкой металлической кровле являются основной причиной проникновения воды в места крепления.
• Проверьте наличие сколов в глухих отверстиях. При использовании резьбонарезных саморезов в закрытых участках или глухих отверстиях скопление стружки может препятствовать полной посадке. Очистите стружку перед тем, как забить крепеж на окончательную глубину.

Соблюдение этих правил гарантирует, что саморез достигнет зацепления с резьбой, усилия зажима и срока службы, предусмотренных конструкцией, а усилия, затраченные на выбор правильного класса и типа крепежа, преобразуются в надежное и долговечное соединение.