Винт

Винт и болт: сходства и отличия

Внешне болт и винт практически не отличаются друг от друга. Оба крепежа имеют стержни цилиндрической формы с накатанной внешней резьбой. На одном из концов изделий находится головка, форма которой дает возможность вкручивать стержень в соединяемые детали. Изготавливаются они из стали, нержавейки или латуни. Основное предназначение крепежных элементов: скрепление деталей и разноформатных элементов конструкции. Как болты, так и винты могут иметь некоторые конструкционные особенности в зависимости от сферы применения. Вместе с тем, между ними существует целый ряд отличий.

Сравнение деталей

Основной отличительной особенностью является форма головки. У болтов она плоская и выполнена преимущественно в виде шестигранной призмы. Винты имеют несколько типов головок с плоским или крестообразным шлицем. Некоторые разновидности винтов выпускаются без головки, в этом случае шлиц формируется на одном из торцов стержня.

Метизы отличаются способом скрепления элементов. Болт вводится в заранее подготовленное отверстие и проходит сквозь все скрепляемые детали. Нижняя его часть фиксируется гайкой или внутренней резьбой на нижней детали. Винт вкручивается так, чтобы край его стержня находился внутри скрепляемого материала.

При вхождении в фиксируемые элементы винт необходимо прокручивать вокруг своей оси, болт же остается статичным.

Для монтажа винтов используются плоские, крестовые или шестигранные отвертки (в зависимости от конфигурации шлица), торцевые ключи. Болт затягивается гаечным ключом.

Головка болта всегда находится снаружи, у винта — углубляется в верхнюю деталь.

У винтов резьба накатывается на весь стержень, у некоторых видов болтов она может доходить только до середины длины.

Разнообразие размеров и конструкционного исполнения у винтов намного больше, чем у болтов. Винты могут использоваться для соединения очень мелких деталей, в то время как болты небольших размеров не выпускаются.

К отличиям можно отнести и то, что в процессе эксплуатации крепеж испытывает разные нагрузки. При выборе метизов следует учитывать, что винтовые соединения испытывают нагрузку на растяжение (при неправильных расчетах вероятны разрывы винтов вдоль оси), а болтовые — на срез.

При необходимости разъединения конструкций, зафиксированных болтом, срезается его шляпка. Винты по возможности выкручиваются, если демонтаж затруднен, срезается резьба.

История создания

Первые сведения об использовании винтового механизма датируются 950-900 годами до н.э. В этот период в Древнем Египте для орошения полей стали использовать винтовые подъемники. В III веке до н.э Архимед научно обосновал возможности и преимущества винтовых соединений и механизмов, в связи с чем именно его принято считать изобретателем винта в современном понимании этого термина.

С I века до н.э. винт становится одной из основных частей масляных и винных прессов. Использовать его в качестве крепежа стали значительно позже. До XV века винты применялись крайне редко в связи со сложностью их изготовления и сравнительно высокой ценой.

В конце XVIII века на смену ручному труду пришли машины, что позволило ускорить и удешевить производство металлических винтов. С XIX века они все чаще используются в строительстве, машиностроении и других отраслях. Сегодня производители крепежа предлагают большой ассортимент метизов для создания различных соединений и фиксации отличных по свойствам материалов.

Классификация

Все существующие виды винтов делят на две группы:

• Крепежные. Предназначены для создания разборных соединений.
• Установочные. Обеспечивают устойчивую фиксацию элементов.

Крепежные винты

Изделие состоит из покрытого резьбой стержня и утолщенной головки с выемкой для ввинчивания. Это наиболее распространенный тип крепежа, применяющийся для сборки деталей и различных конструкций. Размер сечения у головки больше, чем у стержня, что обеспечивает максимальное прижатие верхней детали к нижней.

Форма шляпки и шлица может быть разной. В зависимости от исполнения головки для монтажа винта может использоваться отвертка или инбусовый ключ. Некоторые винты имеют так называемые секретки — шляпки особой формы, которая затрудняет их выкручивание обычными инструментами. Как правило, секретки имеют выемки под особые формы отверток или же нестандартные головки, выкрутить которые можно только уникальным предназначенным для этого ключом. Иногда вместо шлицев на торце винта предусмотрено одно или несколько отверстий.

Все крепежные винты производятся в соответствии с ГОСТом 1759.4-87. Межгосударственный стандарт определяет механические свойства изделий и способы контроля качества готовой продукции.

Для изготовления винтов применяется чистая углеродистая сталь, сталь с присадками (бор, хром, марганец) и легированная. При выпуске метизов, устойчивых к коррозии и действию агрессивных сред, используется нержавейка, некоторые сплавы алюминия и сплавы цветных металлов (бронза, латунь). Часть изделий поддается дополнительной термической обработке и покрывается антикоррозийным защитным слоем.

ГОСТ определяет классы прочности крепежных элементов в зависимости от состава материала и способов его обработки. Прочность винтов обозначается двумя цифрами, первая из которых указывает на номинальное временное сопротивление, вторая — на соотношение предела текучести и сопротивления.

Для создания надежных соединений необходимо подобрать наиболее подходящие по крепости винты и обратить внимание на следующие моменты:

• Перед сборкой деталей с неровной поверхностью требуется дополнительная обработка участков, где будет выполняться ввинчивание крепежа: вокруг каждого отверстия для винтов подготавливают плоскую площадку для головки. При неравномерном прилегании шляпки к поверхности винт будет испытывать дополнительную нагрузку, что может стать причиной его разрыва.
• Для скрепления элементов из пластичных материалов используют прочные втулки.
• Усилить соединение при фиксации тонких деталей позволит дополнительное утолщение под резьбу.
• При фиксации материалов с разной степенью электропроводности используются изоляционные втулки.

Установочные винты

Основное назначение установочных винтов — стабильная фиксация скрепляемых деталей. Особенности конструкции таких изделий заключаются в следующем:

• Большинство не имеют головки, а шлиц располагается прямо на торце стержня. Обычно углубление имеет прямую или крестообразную форму, у некоторых винтов шлиц сформирован в виде шестигранника. Отсутствие головки снижает нагрузку на стержень и обеспечивает более надежное скрепление деталей.
• На стержне установочных винтов предусмотрены особые выступы и углубления. В соответствии с ГОСТом 12414-94 окончания стержней могут быть следующими: плоскими, цилиндрическими, ступенчатыми с конусом или со сферой, с фаской или без, коническими, усеченными коническими, засверленными.
• Для автоматизированной сборки производятся двойные винты, у которых углубления нанесены на оба торца стержня.

Наиболее широко в строительстве и многих промышленных отраслях применяются следующие типы крепежа:

• Винт установочный по ГОСТу 11074-93. Крепеж имеет полную метрическую резьбу, шляпка выполнена в виде шестигранника, головка и стержень покрыты слоем цинка для повышения стойкости к коррозии.
• Винт по ГОСТу 8878-93. Изготавливается в виде штифта без головки с заостренным концом и шестигранным углублением на торце.
• Штифт установочный по ГОСТу 11075-93. Стержень имеет форму цилиндра и обеспечивает точную фиксацию деталей относительно друг друга.
• Винт по ГОСТу 28964-91. Важным отличием является засверленное острие и углубление с шестью гранями.

Элементы винта

Конструкция винта включает два элемента:

Стержень

Выполнен в форме цилиндра с накатанной по всей длине резьбой. У разных по размеру и назначению винтов резьба отличается углом, шагом и высотой профиля.

Головка

Расположенная на одном из концов стержня головка предназначена для передачи крутящего момента. На поверхности головки предусмотрены пазы, рассчитанные под отвертки с наконечниками разных типов. К наиболее часто встречающимся формам шляпок можно отнести: плоские, выпуклые, декоративные круглые, сферические, потайные (плоские, при ввинчивании утапливаются в материал), полупотайные (верх головки закруглен).

Винты с полуцилиндрическими головками

Выпуск винтов производится в соответствии с нормами ГОСТа 17473-80. На шляпке цилиндрической формы предусмотрен крестообразный шлиц, стержень полностью покрыт резьбой. Основной сферой применения является строительство.

Винты с полукруглыми головками

Производители предлагают несколько разновидностей изделий со шляпками полукруглой формы. Конструкционным отличием таких изделий является исполнение шлица: он может быть прямым, крестообразным, шестигранным или иметь уникальную форму (для предотвращения несанкционированной разборки соединения).

Некоторые подвиды крепежа рассчитаны на использование с гайками и втулками. Чаще всего полукруглые винты используются при сборке мебели. Некоторые типы таких метизов применяются в строительстве, станкостроении и автомобилестроении.

Барашковые винты

Свое название барашковый винт получил из-за внешнего вида: на головке находится два закругленных лепестка. Вкручивать его можно вручную без применения каких-либо инструментов. Барашки рекомендуется использовать в тех случаях, когда предполагается частая сборка и разборка конструкции. Винт изготавливается из нержавеющей стали или латуни и не рассчитан на большие нагрузки.

Винты-кольца

Изделия представляют собой стальной стержень с головкой в виде петли. С их помощью выполняется крепление тросов, арматуры, проводов. Крепеж отличается повышенной прочностью, используется в комплекте с анкерами или распорными дюбелями. Винты такого типа применяются для монтажа опорных каркасов и лесов, крепления потолочных и подвесных конструкций.

Самосверлящие и самонарезающие винты

Эти разновидности метизов относятся к элементам первичного крепления и применяются для создания соединений, испытывающих постоянные нагрузки. Чаще всего с их помощью крепятся профили и кровельное покрытие. Особенностью конструкции самосверлящего винта является размещенное на конце стержня сверло. Вкручивать такие винты можно без предварительного просверливания отверстий.

Стандарт регламентирует выпуск самосверлящих винтов со следующими формами шляпок и шлицов:

• с цилиндрической скругленной головкой, крестообразным углублением и пресс-шайбой (маркируется АЕ);
• со шляпкой в форме цилиндра и прямым углублением (ВЕ);
• с потайной шляпкой и крестообразным (DE) или прямым шлицем (FE);
• с полупотайной скругленной головкой и углублением под крестовую (ЕЕ) или прямую (GE) отвертку;
• с верхней частью в виде шестигранника (А).

При необходимости вкручивания винтов на участках, где монтаж крепежа затруднен, используются метизы, соответствующие стандарту DIN 7500. Благодаря усиленному трехгранному сверлу на окончании стержня они способны ввинчиваться в деталь без предварительной подготовки отверстия. Для усиления скрепления допускается использование крепежа совместно с шайбами, втулками и гайками.

В отличие от самосверлящих винтов у самонарезающих метизов (саморезов) конец заострен, но не имеет режущих кромок. Саморезы подходят для работы с более мягкими материалами: деревом, гипсокартоном, некоторыми видами кровельных покрытий.

Предотвращение самопроизвольного откручивания винтов

При изготовлении винтов поперечная резьба накатывается так, чтобы угол трения был больше углов наклона винтовой линии. Несмотря на это даже самые прочные соединения подвержены такому явлению как самопроизвольное отвинчивание крепежа. Происходить это может при существенном снижении сцепления между винтом и деталями вследствие регулярных избыточных нагрузок.

Самопроизвольное выкручивание винтов в процессе эксплуатации строительных объектов, машин и механизмов может привести к серьезным последствиям. При наличии даже самой минимальной вероятности ослабления и отворачивания резьбовых соединений необходимо принять все возможные меры для устранения проблемы. Существует несколько способов обеспечения надежности винтовых крепежных узлов.

1. Повышение трения между посаженным винтом и скрепляемыми деталями. Увеличить сцепление резьбы или головки с материалом помогает искусственно созданное давление на винт. Достичь этого можно следующим образом:

• использовать дополнительную контргайку, которая позволит перераспределить нагрузку на ось;
• установить под шляпкой разрезную гайку, соединить места разреза и закрепить стягивающим болтом (края гайки должны быть точно совмещены, в противном случае она может деформироваться);
• поместить под основную гайку уплотнитель, при монтаже соединения он усилит давление на винт;
• использовать шайбы из резины для создания дополнительного сцепления головки с поверхностью;
• перед посадкой винта установить в отверстие пружину, после установки она будет поджимать винт снизу, увеличивая трение по резьбе.

Выбор одного из перечисленных способов связан с дополнительными тратами на приобретение крепежной фурнитуры и винтов с более длинными стержнями, а также может повлечь за собой увеличение общих габаритов конструкции после монтажа.

2. Увеличение трения путем установки под головку винта пружинящей шайбы. Сжатая в процессе монтажа шайба стремится вернуть прежнюю форму, повышая давление на резьбу. С этой целью допускается использование разрезных, фасонных шайб и шайб с упругим профилем. Следует помнить, что использование слишком толстых шайб может привести к разрыву головки винта.

 Вместо шайб можно устанавливать самостопорящиеся гайки. Они врезаются в поверхность материала находящимися в нижней части острыми краями и обеспечивают надежную фиксацию. Данный способ подходит для монтажа соединений, не поддающихся постоянным повышенным нагрузкам.

3. Создание дополнительного упора для винтов с использованием деформируемых метизов. Для предотвращения откручивания винтов можно использовать шплинты, штифты, пластинчатые пружины и некоторые другие изделия с отгибаемыми элементами.

4. Изменение формы головки или верхнего торца стержня. Верхнюю часть винта в этом случае необходимо расклепать, раскернить или разогнуть. Способ не подходит для разборных соединений, так как демонтаж деталей будет связан с определенными трудностями. Кроме того, деформированный винт нельзя будет использовать повторно.

5. Установка проволочного замка. Расположенные на одном участке винты скрепляются друг с другом проволокой. Для этого перед вкручиванием в головке каждого винта проделывается отверстие, сквозь которое и будет пропущен замок. Крепко закрученная проволока зафиксирует головки и предотвратит выкручивание метизов при нагрузках.

6. Применение лакокрасочных материалов. Для фиксации небольших по размерам винтов можно использовать лакокрасочные составы. Поверх головки наносится небольшое количество краски или лака, после высыхания и отвердения которых образуется пленка, сцепляющая винт с деталью. Если головка утоплена в материал, краска заливается в углубление детали.