На стартовую

Статьи

25 июня 2008 г.

Разновидности головок

Головки крепежей имеют различные конструктивные особенности в зависимости от эстетических требований и особенностей устройства собираемых с их помощью конструкций, их плотности, пластичности и других параметров. В зависимости от этих требований будет предпочтительным применение того или иного типа головок?

 

 

1. Чтобы крепёж не выделялся на фоне всей конструкции, он утапливается до конца в материал. Такое крепление возможно с помощью крепежа оснащённого потайной головкой.

2. Если скрытое в поверхности материалов крепление должно обладать дополнительной прочностью и устойчивостью к ударам, как при монтаже самозавинчивающихся метизов, применяются крепления с двойной потайной головкой.

3. Усечённая потайная головка применяется, тогда когда необходимо более плотно прижать материал к основанию. Такая головка не имеет плавного перехода от стержня. Вместо этого на стержне может быть нанесена резьба до самой головки, а соприкосновение материала с головкой становится более плотным.

4. Для закрепления в основании листовых материалов из гипсокартона, применятся винты с рожковой потайной головкой, которая плавно расширяется от стержня к шляпке, плавно распределяя нагрузки на взрыв.

5. Если необходимости в скрытии головки нет, то можно применять крепления с круглой шляпкой, которая прижимает материал к основанию по большей площади с приданием давления строго перпендикулярно поверхности.

6. Дополнительное удерживание и площадь давления на материал оказывает головка полукруглой выпуклой формы с прессшайбой.

7. Цилиндрические головки обладают повышенными эстетическими свойствами, и полностью скрываются в материале. Диаметр такой головки меньше, чем у прочих видов крепежа. Обычно они применяются в финальной отделке.

8.  Головка в форме трапеции обладает повышенными механическими качествами, такими как прочность, и снабжается стопорным механизмом от выкручивания в нижней части. Они применяются в строительстве и производстве мебели, автомобилей, а так же в других видах промышленности.

9. Для монтажа классическим методом с помощью гаечного ключа или специальных шестигранных внутренних насадок для автоматического инструмента применяются крепежи с шестигранной головкой.

10. Шестигранная головка с прессшайбой обладает повышенной площадью прилегания к материалу, и не даёт ему изнашиваться в местах соприкосновения. Это актуально, когда материал находится под постоянными нагрузками на разрыв или растяжение.

11. Так же существую головки с внутренним шестигранником, под соответствующий шлиц. Часто применяются в мебельном производстве. По сути же это увеличенная цилиндрическая головка.

Шлиц - механизм для передачи крутящего момента

Головка гвоздя имеет только эстетическую и механическую функцию при прижиме материала к основанию и передачи ударной нагрузки на стержень. В случае с саморезами и шурупами, головка так же применяется для передачи крутящего момента стержню с нанесённой на него резьбой.

Крутящий момент передаётся на головку с помощью ручного инструмента, ручного механического и автоматического инструментов. Крутящий момент от инструмента с соответствующим наконечником передаётся на шлиц, расположенный на головке метиза.

Изначально для придания крутящего момента применялись шестигранные шляпки с внешним шестигранником. Но слово шлиц вошло в обиход с появлением более современных потайных головок, которые не имели внешних граней, т.к. полностью утапливались в материали. Для придания крутящего момента на потайную головку, на ней стали прорезать щель.

Слово шлиц переводится с германского языка как щель. Изначально на метизах существовал всего один вид шлицев - щелевого типа. Впоследствии этот тип опорного механизма стал эволюционировать.

Эволюция подталкивалась требованиями к экономии средств на производство инструментов и самих креплений. Инструмент для шлицев стал компактней, а для производства щели в крепеже не требовалось дополнительных материалов. Поэтому шлицы вошли в обиход и на выпуклых шляпках со временем.

К шлицам предъявляются требования для максимального облегчения ввинчивания. В частности ось вращения шлица должна совпадать с осью винта. Шлицы должны подходить под соответствующие насадки и инструменты. Российский ГОСТ 27017 перечислил 16 видов приводов, всего в мире существует около 40 видов насадок и инструментов с соответствующими им шлицами.

До XX века шалевые шлицы оставались, чуть ли не единственным видом, но в 1936 году Генри Филипс ввёл в эксплуатацию крестовой шлиц, который маркируется сейчас Ph. Этот шлиц был на много удобнее щелевого, так как не давал наконечнику инструмента соскользнуть и повредить головку крепежа, даже при многократном использовании. Он стал развиваться в дальнейшем.

Наиболее распространённые виды шлицев:

1. Щелевой - Schlitz

2. Крестовой - Philips (DIN - H)

3. Pozidriv - несколько усовершенствованный крестовой шлиц (DIN - Z)

4. Универсальный Pozidriv под прямой и крестовой наконечник привода.

5. Torx - звёздчатый внутренний шестигранник с плавными полукруглыми гранями.

 

Эффективность шлицев

Несомненно, каждый вид шлицев обладает определёнными плюсами и недостатками. Несомненно, то, что применение комбинированных шлицев, вроде шлицев Pozidriv облегчает работу с ним. Даже если крестовой отвёртки не окажется под рукой, щелевая отвёртка или простой нош всегда есть под рукой. Но для серьёзных задач требуются подходящие решения.

Так в космических технологиях применяются всё те же крестовые шлицы Philips с приводом Motorq. Для решения обычных задач, наиболее оптимальным на сегодняшний день являются крепежи со шлицами Torx, которые равномерно распределяют нагрузку от привода, исключая повреждения шлица и максимально надёжно удерживаются привод в пазе.

Оптимальность этого решения рассчитывается с учётом таких факторов:

  • КПД передачи нагрузки от привода на шлиц, для создания оптимального крутящего момента и симметрии осей вращения привода и крепежа.
  • Плотность прилегания привода к шлицу а так же угол, под которым передаётся усилие.

 

На примере шлица Torx станет понятнее как рассчитываются эти параметры. КПД шлицев 90% от изначального крутящего момента инструмента. Это достигается за счёт того, что привод Torx входит в шлиц под прямым углом , а его шестигранная звёздчатая форма и тупой наконечник удерживают инструмент под этим углом лучше, чем крестовая форма с острым наконечником, который имеет меньший граней и может изменять угол вращения по отношению к крепежу. В результате КПД крестового шлица всего 50%, 20% остаётся у шестигранных внешних шлицев, расходующих энергию на вращение и более пластичных граней. Щелевые шлицы разумно применять только в ручном монтаже в виду простоты и дешевизны данных материалов.

 

 

Вид шлица
Оставшиеся недостатки
1.Прямой
А. Практически невозможно зафиксировать наконечник инструмента на одной оси с крепежным элементом, что приводит к соскальзыванию инструмента и его преждевременному износу, а также к повреждению поверхности закрепляемого элемента и чревато получением травмы рабочим.
Б. Прямой шлиц невозможно использовать в местах закрепления доступ к головке крепежного элемента есть только под некоторым углом к его оси.
В. Отсутствие возможности четкой соосной фиксации инструмент отношению   к   крепежному   элементу   делает   невозможным автоматизированное вкручивание.
Г. Прямой шлиц не способен передавать высокий момент вращения.
2. Шестигранный
А. Шестигранный шлиц способен передавать высокий момент вращения на крепежный элемент только на протяжении недолгого времени, затем в нем появляются небольшие вмятины и увеличивается угол холостого хода инструмента.
3.Крестообразный (Phillips, Pozidriv)
А.  Из-за наклонной формы углубления  крестообразный  шлиц не способен длительно удерживать тесный  контакт с  наконечником инструмента, что приводит к дополнительным потерям в передаче, вращающего  усилия  на  крепежный  элемент  и   выскальзыванию инструмента   из-за   перенаправления   нагрузки   по   наклон внутренним стенкам шлица.
Б. Крестообразный шлиц не способен выдерживать перегрузки на завершающем этапе монтажа,  когда  крепежный элемент уже не проворачивается в материале основания так же быстро, как в начале монтажа. Требуется резкое прекращение вращательного движения инструмента, иначе происходит износ головки крепежного элемента.
В. Излишнее усилие или попытка монтажа под углом к оси крепежного элемента, как правило, заканчивается повреждением рабочего наконечника инструмента или головки крепежного изделия.
4.Звездообразный (Torx)
А. Все еще не обеспечивает полного контакта рабочего наконечника инструмента с головкой крепежного элемента, но позволяет выполнять монтаж под небольшим углом к оси крепежного элемента без потери момента вращения.

 

 
 
Внешний и внутренний шлицы Torx обладают значительным превосходством над другими типами пазов под привод. Наибольшей эффективность обладает внешний шлиц Torx с головкой в форме звезды. Но и внутренний шлиц показывает замечательные результаты.
 

 

Преимущества
Прямой
Шестигранный
Крестообразный
Torx
Минимизация риска выскальзывания инструмента
_
+
_
+
Пригодность для использования автоматизированных процессах сборки конструкций
_
+
+
+
Угол приложения силы
н/д
60
н/д
15
Полнота контакта наконечника инструмента с головкой крепежного элемента
_
_
_
+
Остутствие необходимости ограничения вращательного усилия инструмента на завершающем этапе установки
_
+
_
+
Высокая степень передачи момента вращения от инструмента на крепежный элемент
_
_
_
+
Повсеместное наличие соответствующих рабочих наконечников для инструмента на рынке
+
+
+
+

 

 

Внешний шлиц TROX на креплении и привод для него раздобыть в настоящий момент крайне сложно, однако такие предложения присутствуют на рынке. И с появлением недорогих крепежей данного типа, стоит по возможности приобретать их.

Далее вы можете ознакомиться с оценками до 10 баллов по каждому шлицу, которые сейчас применяются наиболее часто. Эта оценка выводится с учётом всех выше перечисленных факторов.

1 бал отдаётся прямому шлицу без учёта его универсальности.

1,5 балла шлицам Philips

2 балла Pozidriv за их комбинированные исполнения и хорошие механические показатели в частности данного шлица.

3 балла шестигранный шлиц

Звездчатый шестигранный внутренний шлиц Torx вырывается вперёд с отметкой 6 баллов.

Внешний шестигранник Torx заслуживает оценки в 9 баллов. Он не скользит, отлично передаёт крутящий момент, не проворачивается и работает под точным углом, без возможности съехать в сторону или сорваться.

Вот почему специалисты крайне сожалеют о том, что сейчас это тип головок не нашёл широкого отклика у производителей.

 

© 2008-2016 “Арт Крепеж”.

121353, г. Москва, Сколковское ш., д. 25
тел: (495) 740-94-00 многоканальный, факс: (495) 446-21-05, 
e-mail:  art-krep@mail.ru
Карта сайта