Несмотря на то, что крепежные элементы, использующиеся в строительных конструкциях, зачастую скрыты от взгляда, а их суммарная стоимость, как правило, не превышает нескольких процентов от общей стоимости использованных материалов, значение их трудно переоценить. Именно от качества применяемого крепежа зависит, в конечном счете, удобство и скорость проводимых работ, надёжность получаемых с его помощью соединений, долговечность полученных конструкций. Еще больше повышает актуальность качества крепежных изделий появление новых технологий отделки фасадов зданий и новых типов кровельных покрытий. При таких работах доля крепежа в общей массе применённых материалов становится очень значительной. С другой стороны неразумная экономия на крепеже, использование дешёвых, некачественных саморезов, шурупов, винтов и т.д. делает крепежные соединения наиболее уязвимой частью конструкции и подвергает опасности её целостность. Поэтому основными требованиями, которые предъявляются к крепежу, являются:
- необходимая прочность;
- антикоррозийная стойкость;
- высокий уровень пригодности к монтажным работам;
- непроницаемость для атмосферных осадков (для отдельных видов крепежа).
Все эти требования учитывались при формировании нашего ассортиментного ряда. Рассмотрим подробнее, чем обеспечиваются перечисленные требования.
Прочность крепежа напрямую зависит от качества используемых при его производстве материалов и от применяемых при этом технологий. Для изготовления металлических крепежных изделий ТМ «ЗУБР» используется высококачественная углеродистая сталь с последующей закалкой. Все крепежные изделия ТМ «ЗУБР» выполнены с соблюдением необходимой технологии и в соответствии с ГОСТом, что позволяет говорить о высоком качестве готовой продукции.
Антикоррозийная стойкость крепёжных изделий достигается путём создания на их поверхности разных видов защитных покрытий.
Прежде всего, это цинковое защитное покрытие. Изделия с таким покрытием называются оцинкованные, они имеют характерный серебристый цвет. Возможны два варианта покрытия цинком:
- горячеоцинкованное покрытие получается путем погружения изделия в расплавленный цинк (температура 450 - 480 градусов по Цельсию). Слой такого покрытия колеблется в пределах 50 - 150мкм;
- электрооцинкованное покрытие (толщина 5 - 35мкм) образуется гальванизацией.
Антикоррозийная устойчивость цинкового покрытия может быть увеличена с помощью пассивирования изделия в растворе хромовой кислоты, в результате чего на поверхности детали образуется хроматная пленка (соединение цинка с хромом). На защитные свойства этой плёнки не влияют даже царапины. Изделия с таким покрытием называются жёлтопассивированными (имеют жёлто-серебристый цвет).
Если предполагается дальнейшая шпаклёвка и окраска (чаще всего при монтаже конструкций из гипсокартона), то целесообразно применять покрытия, обладающие не только антикоррозийными свойствами, но и имеющие хорошую адгезию к шпаклёвочно-покрасочным материалам. Для стали такие покрытия получают следующими способами:
-фосфатирование (химическая обработка с применением растворов, содержащих металлические фосфаты и деполяризаторы);
-оксидирование (погружение в щелочные растворы при 140 - 155 градусах по Цельсию).
Фосфатированные и оксидированные крепежные изделия легко отличить по характерному чёрному цвету.
Все перечисленные защитные покрытия можно встретить на крепеже, предлагаемом в нашем ассортименте.
Пригодность к монтажным работам обеспечивается соответствующей конструкцией и точностью изготовления крепежа, особенно наиважнейшей его части - рабочего профиля.
Рабочий профиль - это форма поверхности крепежа или инструмента, специально предназначенная для передачи рабочего усилия от инструмента к крепежу. Рабочие профили крепежа подразделяют на внутренние (наконечник инструмента вставляется в головку крепежа) и внешние (инструмент охватывает головку крепежа). Рабочее усилие - усилие, прилагаемое к инструменту для закручивания или откручивания крепежа. Способность к передаче усилия у разных рабочих профилей разная и зависит она от следующих параметров:
- суммарной площади так называемых «пятен контакта» (участков, по которым соприкасаются крепёж и рабочая часть инструмента). Чем больше «пятно контакта» по площади, тем меньше нагрузка на единицу этой площади при одинаковом рабочем усилии. Поэтому при большой площади «пятна контакта» можно передать большее по абсолютному значению рабочее усилие без деформации профиля крепежа.
- динамики роста суммарной площади пятен контакта при увеличении нагрузки. При приложении усилия инструментом на рабочую часть крепежа «пятно контакта» меняет свою форму и, соответственно площадь. Если при этом площадь увеличивается, то такая форма рабочего профиля более предпочтительна, чем та, при которой площадь «пятна контакта» уменьшается.
Процесс работы с крепежом упрощенно выглядит следующим образом: при приложении усилия инструментом на рабочую часть крепежа в районе пятен контакта происходит деформация профилей - как инструмента, так и крепёжной детали. При нормальных нагрузках (в пределах допустимого) деформация и крепежа, и рабочей части инструмента является обратимой, т.е. после снятия нагрузки профиль приобретает свою первоначальную форму. Если же нагрузки слишком большие, то деформация становится необратимой, т.е. разрушается форма рабочего профиля. В таком случае важно, чтобы крепёж имел меньшую твёрдость, чем инструмент. Тогда, при превышении максимальных нагрузок, рабочий профиль крепежа деформируется, а рабочий профиль инструмента остаётся целым, т.е. происходит разрушение («срыв») рабочего профиля крепежа. Поскольку крепёж стоит значительно меньше инструмента, то ущерб в данном случае будет минимальный.
Наиболее распространёнными причинами срыва могут быть:
- превышение допустимого усилия при закручивании или откручивания крепежа, резьба которого повреждена, «схватилась» из-за коррозии, прикипания и т.д.;
- применение инструмента с несоответствующим рабочим профилем;
- неправильная фиксация инструмента в (на) рабочем профиле крепежа (это может выражаться в слабом усилии фиксации или значительном отклонении оси инструмента от оси крепежа);
- низкое качество инструмента или крепежа (деформированный рабочий профиль или значительное отклонение его размеров от оригинала).
Деформация рабочего профиля до допустимого предела, изменяет его способность к передаче нагрузки. Если в результате такой деформации площадь пятен контакта падает (отрицательная динамика пятен контакта), то эта способность уменьшается, и дальнейшее увеличение усилия не имеет смысла: оно может привести только к разрушению рабочего профиля. В идеале должно быть наоборот - по мере роста нагрузки площадь пятен контакта должна расти (положительная динамика пятен контакта). Для увеличения площади пятен контакта и обеспечения положительной динамики её изменения и были разработаны различные рабочие профили.
Простые рабочие профили, как правило, имеют не самую лучшую динамику пятен контакта. В сложных рабочих профилях положительная динамика пятен контакта заложена изначально. Как следствие, они позволяют прикладывать достаточно большие нагрузки без необратимой деформации профиля крепежной детали.
Казалось бы, надо оснастить все крепёжные детали сложным рабочим профилем с высокой положительной динамикой пятен контакта и, имея подходящий инструмент, можно забыть обо всех проблемах. Но на самом деле всё гораздо сложнее: рабочий профиль крепежа выбирают с учетом требуемого усилия затяжки или откручивания, расположения соединения (удобства доступа), подверженности влиянию окружающей среды (коррозии, возможной загрязнённости) и других факторов. Играет роль даже такой фактор, как начальный момент отворачивания приржавевших резьбовых соединений. Именно в этот момент рабочий профиль крепежа может подвергаться таким нагрузкам, на которые он не рассчитан.
Рассмотрим подробнее рабочие профили крепёжных элементов нашего ассортимента, их достоинства и недостатки.
Рабочие профили элементов крепления.
Как отмечалось ранее рабочие профили подразделяют на внутренние и внешние. Поскольку в крепеже нашего ассортимента внешний рабочий профиль представлен лишь в одном варианте - шестигранник, то рассмотрим подробно внутренние рабочие профили.
Используемых в настоящее время внутренних рабочих профилей достаточно много. Обусловлено это тем, что недостаток места в головке крепежа вынуждает искать максимально эффективные формы профиля, улучшая одни свойства за счет других. Профили, пригодные для одних целей, оказываются малопригодными для других - отсюда и многообразие.
Прямой шлиц (Slot) - это самая простая и до сих пор одна из наиболее распространённых форм внутреннего рабочего профиля (в разговоре часто - «плоская»).
Данный профиль обладает серьёзными недостатками: например, не удерживает наконечник инструмента от бокового смещения и требует значительного усилия фиксации (удержания инструмента в определённом положении). Чтобы избежать этого, наконечники высококачественного инструмента с профилем «прямой шлиц» иногда покрывают абразивом (алмазной крошкой, карбидом вольфрама) или наносят на них насечку похожую на насечку в напильниках. Вторым недостатком является то, что прорезь в головке крепежа легко загрязняется, что также увеличивает вероятность выскальзывания наконечника инструмента из профиля и его деформации. Третий недостаток связан с возможностью деформации рабочего профиля при использовании наконечника инструмента, не совпадающего с профилем крепежа. После этого возможности по передаче нагрузки деформированным профилем серьёзно снижаются. Обозначение размера профиля «прямой шлиц» содержит указание толщины и ширины профиля в миллиметрах (SL 1,5x3,0; SL 2,0x12 и т.д.). Размерный ряд такого профиля достаточно большой.
Филипс (Phillips) - крестовой профиль, конусно сужающийся по глубине. Обладает рядом неоспоримых преимуществ перед профилем «прямой шлиц».
Если типоразмеры рабочего профиля крепёжной детали и наконечника инструмента выдержаны точно, то их конусная форма позволяет надежно удерживать крепёж на наконечнике за счёт сил трения. Это облегчает сборочные операции. Однако профиль «Филипс» тоже требует усилия фиксации, пропорционального рабочему и прилагаемого строго по оси крепежа. При несоблюдении этих требований, а также при загрязнении профиля возможно выскальзывание наконечника инструмента и повреждение профиля. Кроме того, профиль «Филипс» допускает использование инструмента, имеющего профиль чуть больший или меньший, чем профиль крепежа. Ограничения на прилагаемые при этом усилия не очень велики. Это тоже большое преимущество профиля «Филипс». Профиль легко загрязняется, но и легко очищается, например, острым шилом. Основной недостаток - тот же самый, что и у профиля «прямой шлиц»: при деформации профиля его возможности по передаче нагрузки заметно снижаются. Размерный ряд профиля имеет условные цифровые обозначения - PH0, PH1, PH2, PH3, PH4. Чем больше номер профиля «Филипс», тем большему диаметру крепежа он соответствует. Кроме того, существуют профили PH000 и PH00 (они применяются в очень мелком, так называемом «часовом» крепеже).
Позидрайв (Pozidriv) - усовершенствованный вариант крестообразного профиля «Филипс». В данном профиле добавлены небольшие промежуточные прорези, которые увеличивают суммарную площадь пятен контакта и, следовательно, максимально допустимое рабочее усилие.
По сравнению с профилем «Филипс» профиль «Позидрайв» имеет следующие преимущества:
- уменьшается возможность выскальзывания наконечника инструмента из профиля;
- снижаются требования к точности приложения усилия фиксации;
- уменьшается чувствительность профиля к загрязнению.
Этот профиль допускает применение инструмента с профилем «Филипс», однако при этом исчезают преимущества «Позидрайва». Размерный ряд обозначается так же, как у профиля «Филипс», условными обозначениями - PZ0, PZ1, PZ2, PZ3, PZ4.
Хексагон (Hexagon) - шестигранник. Очень надёжная геометрия рабочего профиля с точки зрения устойчивости к приложению больших крутящих моментов. Профиль обладает большой площадью пятен контакта, которая увеличивается при деформации рабочих поверхностей.
Благодаря этому возможно передавать значительные рабочие усилия. Деформация профиля практически исключена, а усилия фиксации почти не требуется. По этой причине профиль «Хекс» нашел широкое применение в ответственных соединениях, в особенности там, где внешний шестигранник трудно применить из-за дефицита места. Размерный ряд может быть представлен в двух вариантах:
- метрический (Hex: 1,5мм; 2мм; … 32мм);
- дюймовый (Hex: 0,050; 3/64; 1/16 ….9/16; 5/8; 3/4).
Как отмечалось выше, в нашем ассортименте есть крепёжные элементы и с внешним рабочим профилем «Хекс».
Торкс (TORX) - шестилучевая звезда со скруглёнными углами. Этот профиль обладает всеми преимуществами внутреннего шестигранного профиля, а в некоторых отношениях его превосходит. Благодаря своей геометрии он может выдерживать большие нагрузки, чем шестигранник.
Профиль требует минимального усилия фиксации и существенно меньше деформируется при больших рабочих усилиях. Поэтому рабочий профиль «Торкс» очень широко применяется там, где предполагаются значительные нагрузки. Размерный ряд выражен условными цифровыми обозначениями - Т5, Т6, Т7….Т60, Т70.
Кроме рассмотренных профилей встречаются и другие внутренние рабочие профили крепежа, получившие меньшее распространение (десятилучевая и двенадцатилучевая звезда, несимметричный крестообразный профиль и т.д.), но так как в нашем ассортименте крепёжных элементов с такими профилями нет, их особенности рассматриваться не будут.
Классификация крепежных изделий
Построение классификации крепежных изделий возможно по различным параметрам. Крепежные изделия и соответственно образуемые с их помощью соединения могут различаться по наличию или отсутствию резьбы (которая в свою очередь может быть метрической или дюймовой и иметь разнообразную форму), могут быть разъемными или неразъемными, требовать предварительного сверления или нет. Построение единой логичной системы классификации весьма затруднительно, так как одни и те же крепежные детали можно использовать по-разному, а одинаковые по конструкции, но различные по материалу изготовления изделия будут относиться к разным классам крепежа. Кроме того, существует разнобой в наименовании одинаковых крепежных деталей. Например, забитый с помощью молотка шуруп, оставаясь номинально шурупом, по сути, будет являться гвоздем, винт, закрепленный с помощью гайки, превращается в болт, пластмассовые анкеры скорее следует отнести к дюбелям, а гвоздевой дюбель, пристреливаемый из монтажного пистолета, является не дюбелем, а гвоздем. Различают одноразовые крепежные изделия - гвозди, заклепки, и изделия, которые можно использовать несколько раз. Крепёжные изделия могут иметь внутреннюю или наружную рабочие поверхности. К деталям с внешней рабочей поверхностью следует отнести гвозди, шурупы, винты, болты, шпильки, заклепки. Внутренней рабочей поверхностью, которая определяет их функциональность, обладают гайки. Анкеры и дюбели имеют как наружную, так и внутреннюю рабочие поверхности. Однако использование тех или иных видов крепежных изделий всё-таки в значительной мере зависит от материалов, для скрепления которых они будут применяться. Поэтому проще разделить крепежные изделия на основании сферы их применения. С учетом нашего ассортимента можно выделить следующие классы:
- Шурупы и саморезы;
- Анкерный крепёж;
- Дюбельный крепёж;
- Метрический крепёж:
- Гвозди;
- Заклёпки;
- Мебельный крепёж;
- Электромонтажный крепёж;
- Сантехнический крепёж;
- Грузовой крепёж.
