Domů / Novinky / Novinky z oboru / Šroub se šestihrannou hlavou vs šroub s šestihrannou přírubou: Rozdíly a průvodce výběrem

Novinky z oboru
vytváříme hodnotu

Snažíte se najít správný standardní díl? Pojďme to zkonstruovat. Od automobilových šroubů až po jedinečné tvarované součásti se specializujeme na zakázkové běhy na základě vašich vzorků nebo výkresů.

Šroub se šestihrannou hlavou vs šroub s šestihrannou přírubou: Rozdíly a průvodce výběrem


A šroub se šestihrannou hlavou je nejuniverzálněji používaný závitový spojovací prvek, definovaný svou šestihrannou hlavou, plným nebo částečným závitem dříku a požadavkem na samostatnou podložku pro rozložení upínací síly. A šestihranný šroub příruby je přímou evolucí stejného spojovacího prvku – obsahuje širokou, kruhovou přírubu integrovanou pod šestihrannou hlavou, která funguje jako vestavěná podložka, rozdělující zatížení na větší ložiskovou plochu, aniž by vyžadovala samostatnou součást. Vyberte si standardní šroub se šestihrannou hlavou pro všeobecné konstrukční, civilní a těžké průmyslové aplikace, kde jsou podložky standardní praxí; vyberte šroub se šestihrannou přírubou tam, kde je prioritou rychlost montáže, snížený počet dílů nebo rozložení zatížení tenkého/měkkého substrátu – zejména v automobilových, HVAC a lehkých výrobních sestavách.

Šroub se šestihrannou hlavou: Definice, geometrie a standardy

Šroub se šestihrannou hlavou – někdy nazývaný šroub se šestihrannou hlavou, když má užší rozměrovou toleranci a podložku pod hlavou – je definován svým šestihranným profilem hlavy, který umožňuje zapojení standardních otevřených, krabicových, nástrčných a nastavitelných klíčů. Šest plochých ploch hlavy a definovaný rozměr šířky (WAF) jsou základem dimenzování klíče napříč všemi metrickými a britskými standardy spojovacích prvků.

Rozměrové normy pro šrouby se šestihrannou hlavou

Šrouby se šestihrannou hlavou jsou vyráběny podle přísně kontrolovaných rozměrových standardů, které definují výšku hlavy, šířku přes plošky, šířku přes rohy, délku záběru závitu a tolerance stopky. Primární standardy v globálním použití jsou:

  • ISO 4014 / ISO 4017: Dominantní metrické standardy. ISO 4014 specifikuje šestihranné šrouby s částečným závitem; ISO 4017 specifikuje šestihranné šrouby s plným závitem. Oba definují rozměry od M1,6 do M64.
  • DIN 931 / DIN 933: Německé normy z velké části nahrazované normou ISO 4014/4017, ale stále široce odkazované — DIN 931 pro šrouby s částečně závitem, DIN 933 pro šestihranné šrouby s plným závitem. Rozměrové rozdíly oproti ISO jsou malé, ale existují u některých velikostí.
  • ASME B18.2.1: Severoamerický standard pro šestihranné šrouby a šrouby s vnitřním šestihranem palcové řady, pokrývající velikosti od 1/4" do 4" průměru.
  • ASTM A307 / A325 / A490 / F3125: Americké normy pro konstrukční šrouby, které specifikují požadavky na mechanické vlastnosti (pevnost v tahu, mez kluzu, zkušební zatížení) pro šrouby se šestihrannou hlavou používané v konstrukčních ocelových spojích.

Klíčové rozměry metrických šroubů se šestihrannou hlavou

ISO 4014/4017 Rozměry klíče šestihranného šroubu podle velikosti závitu
Velikost závitu Šířka přes plošky (mm) Výška hlavy (mm) Stoupání závitu (mm) Velikost klíče
M6 10 4.0 1.0 10 mm
M8 13 5.3 1.25 13 mm
M10 17 6.4 1.5 17 mm
M12 19 7.5 1.75 19 mm
M16 24 10.0 2.0 24 mm
M20 30 12.5 2.5 30 mm
M24 36 15.0 3.0 36 mm

Šestihranné šrouby s částečným závitem vs. s plným závitem

Volba mezi šestihrannými šrouby s částečným a plným závitem je funkčně významná a nejedná se pouze o výrobní variantu. A šroub s částečným závitem (ISO 4014 / DIN 931) má úsek dříku bez závitu mezi hlavou a závitovou částí. Tato stopka bez závitu funguje jako přesná hmoždinka v otvoru pro šroub a odolává smykovým silám přes rozhraní spoje, aniž by na tvar závitu působila smykovým napětím – což je bod koncentrace napětí. Normy pro konstrukční šrouby, jako je AISC a EN 1090, z tohoto důvodu konkrétně vyžadují, aby závity nezabíraly smykovou rovinu u spojů kritických pro skluz. A šroub s plným závitem (ISO 4017 / DIN 933) má nitě vedoucí po celé délce až ke spodní straně hlavy. To maximalizuje délku záběru závitu pro tahové zatížení, ale znamená to, že závity mohou v některých geometriích spojů protínat smykovou rovinu, což je přijatelné pro kritické spoje bez prokluzu.

Šroub s šestihrannou přírubou: Konstrukce, funkce a normy

The šestihranný šroub příruby — standardizováno podle ISO 15071 (metrické, bez zoubkování) a DIN 6921 (s vroubkováním) — přidává na spodní stranu standardní šestihranné hlavy kruhovou přírubu podobnou podložce. Příruba je kovaná nebo tvarovaná za studena jako nedílná součást hlavy šroubu, nikoli jako samostatná součást. Tato jediná konstrukční změna vytváří podstatně odlišné chování spojovacího prvku v několika klíčových oblastech.

Jak příruba mění upínací chování

Příruba zvyšuje nosná oblast pod hlavou šroubu — plocha povrchu, přes kterou je upínací síla distribuována do materiálu spoje. U šestihranného šroubu M10 bez podložky je dosedací plocha pod hlavou přibližně 78 mm² . Šroub s šestihrannou přírubou M10 s průměrem příruby přibližně 21–22 mm to zvyšuje na přibližně 260–290 mm² — více než trojnásobek nosné plochy. To je důležité u aplikací zahrnujících:

  • Tenký plech: Bez příruby může hlava šestihranného šroubu protáhnout nebo deformovat tenkou ocel nebo hliník pod zatížením svorky. Příruba rozděluje tuto sílu na širší oblast a zabraňuje poškození substrátu.
  • Měkké materiály: Plastová pouzdra, hliníkové odlitky a kompozitní panely těží z rozložení zatížení příruby stejným způsobem jako podložka, ale bez montážních komplikací v podobě uvolněné podložky.
  • Prostředí s vysokými vibracemi: Vroubkovaná verze (DIN 6921) přidává na spodní straně příruby radiální zuby. Tyto zuby se při utahování šroubu zakousnou do protilehlého povrchu a poskytují mechanickou odolnost proti rotačnímu uvolnění při vibracích – fungují jako ozubená pojistná podložka, ale spíše jako integrální prvek než jako samostatná součást.

Vroubkované vs. nezoubkované přírubové šrouby

Toto je nejdůležitější dílčí rozlišení v kategorii šroubů s šestihrannou přírubou:

  • Bez zoubkování (hladká příruba) — ISO 15071: Spodní strana příruby je hladká. Rozkládá zatížení bez zakousnutí do protilehlého povrchu, takže je vhodný pro potažené, lakované nebo eloxované povrchy, kde by poškození povrchu způsobilo korozi nebo kosmetické problémy. Ty lze odstranit a znovu použít bez poškození povrchu.
  • Vroubkovaná příruba — DIN 6921: Spodní strana příruby nese radiální vroubkování (obvykle 30–40 zubů po obvodu). Při utahování se tyto zatlačují do protilehlého povrchu a odolávají rotačnímu uvolnění. Tato verze poskytuje výrazně lepší odolnost proti vibracím než obyčejný šestihranný šroub, čímž se blíží výkonu samostatné ozubené pojistné podložky. Vroubkování však poškozuje povrchové povlaky a není vhodné pro aplikace, kde je problémem koroze v důsledku narušení povlaku. Rovněž se nedoporučují používat na tvrzené povrchy, kde nemůže dojít k promáčknutí.

Rozměry šroubu s šestihrannou přírubou

ISO 15071 / DIN 6921 Šroub s šestihrannou přírubou Rozměry klíče
Velikost závitu Hexadecimální WAF (mm) Průměr příruby (mm) Tloušťka příruby (mm) Výška hlavy (mm)
M6 10 14.2 1.1 5.7
M8 13 17.9 1.4 7.6
M10 15 nebo 16 21.8 1.8 9.6
M12 18 26.0 2.0 11.4
M14 21 29.9 2.3 13.2
M16 24 34.5 2.6 15.6

Všimněte si, že šestihranná WAF na přírubových šroubech je často o jednu velikost menší než na standardním šestihranném šroubu se stejným průměrem závitu (např. šroub s přírubou M10 používá 15 nebo 16 mm klíč spíše než 17 mm požadovaný pro standardní šroub M10 ISO 4014). Důvodem je to, že samotná příruba poskytuje rotační uchopovací povrch během instalace a redukovaný hex WAF šetří materiál a snižuje celkovou velikost obálky hlavy – výhoda ve stísněných montážních prostorech.

Šroub se šestihrannou hlavou vs. šroub s šestihrannou přírubou: Přímé srovnání

Pochopení konstrukčních a praktických rozdílů mezi těmito dvěma typy šroubů je nezbytné pro správný výběr spojovacího prvku. Následující srovnání pokrývá rozměry a funkční faktory, které jsou nejdůležitější při rozhodování o inženýrství a výrobě.

Šroub se šestihrannou hlavou vs. šroub s šestihrannou přírubou: Porovnání vlastností a použití
Charakteristický Šroub se šestihrannou hlavou Šroub s šestihrannou přírubou
Oblast ložiska hlavy (M10) ~78 mm² (bez podložky) ~260–290 mm² (integrální příruba)
Vyžaduje se podložka Obvykle ano (pro rozložení zátěže) Ne (příruba funguje jako podložka)
Odolnost proti vibracím Střední (pro vysoké vibrace vyžaduje pojistnou podložku nebo Nordlock) Vysoká (zoubkovaná verze poskytuje integrované zamykání)
Rychlost montáže Pomalejší (nutná manipulace s pračkou) Rychlejší (jedna složka)
Počet dílů na spoj 3 (matice šroubu) nebo 2 (matice šroubu do závitového otvoru) 2 (matice šroubu) nebo 1 (do závitového otvoru)
Konzistence točivého momentu Proměnná, pokud podložka není konzistentní v tvrdosti/povrchu Konzistentnější (integrální příruba, definovaná kontaktní geometrie)
Vhodnost pro tenké plechy Špatný bez podložky; dobré s velkou pračkou Dobré (příruba rozkládá zatížení na větší plochu)
Konstrukční / Inženýrské využití Norma – vztahuje se na EN 15048, ASTM F3125 Netypické – přírubové šrouby nejsou pokryty normami pro konstrukční šrouby
Primární průmyslová odvětví Stavebnictví, ropa a plyn, stroje, infrastruktura Automobilový průmysl, HVAC, spotřebiče, lehká výroba
Cena za jednotku Nižší (jednodušší geometrie) Mírně vyšší (složitější kování)

Třídy vlastností a stupně pevnosti

Šrouby se šestihrannou hlavou i šrouby s šestihrannou přírubou jsou dostupné v celé řadě tříd mechanických vlastností, které definují jejich pevnost v tahu, mez kluzu a únosnost. Výběr nesprávné třídy vlastností je běžnou technickou chybou, která vede buď k předčasnému selhání spoje (nespecifikováno), nebo ke zbytečným nákladům a hmotnosti (nadměrně specifikováno).

Metrické třídy vlastností (ISO 898-1)

Metrické šrouby jsou klasifikovány podle ISO 898-1, přičemž třída vlastnosti je na hlavě šroubu označena dvěma čísly oddělenými desetinnou čárkou. První číslo označuje 1/100 jmenovité pevnosti v tahu v MPa ; druhý udává poměr kluzu k pevnosti v tahu vynásobený 10.

ISO 898-1 Třídy vlastností metrických šroubů — Mechanické vlastnosti
Třída majetku Nominální pevnost v tahu (MPa) Mez kluzu (MPa) Typická aplikace
4.6 400 240 Lehké, nekritické spoje
5.6 500 300 Všeobecné strojírenství
8.8 800 640 Nejběžnější konstrukční a mechanická třída
10.9 1000 900 Vysoce pevné konstrukční, automobilové hnací ústrojí
12.9 1200 1080 Kritické aplikace pro vysoké zatížení, motorsport, letecký průmysl

třídy 8.8 je nejpoužívanější třídy vlastností pro šrouby se šestihrannou hlavou a šestihrannou přírubou v mechanických a lehkých konstrukčních aplikacích. Poskytuje dobře vyváženou kombinaci pevnosti, tažnosti a ceny – vyrábí se ze středně uhlíkové oceli s kalením a popouštěním. Přírubové šrouby třídy 10.9 jsou běžné v automobilových motorových a hnacích sestavách, kde je vyžadována vysoká upínací síla u kompaktních geometrií spojů.

Značení imperiální třídy (SAE / ASTM)

Šestihranné šrouby palcové řady používají označení třídy SAE – radiální čáry na hlavě šroubu – spíše než čísla. Nejběžnější třídy jsou SAE Grade 2 (bez známek, nízkouhlíková ocel, 74 000 psi v tahu), SAE Grade 5 (3 radiální linie, 120 000 psi v tahu – nejběžnější konstrukční třída) a SAE Grade 8 (6 radiálních čar, 150 000 psi v tahu – vysoká pevnost pro náročné aplikace). Označení ASTM (A307, A325, A490) se používají pro konstrukční šrouby v konstrukci budov a mostů, přičemž A325 (ekvivalent pevnosti přibližně 5. stupně) je standardní konstrukční šroub v severoamerické ocelové konstrukci.

Materiály a povrchové úpravy

Šrouby se šestihrannou hlavou a šestihrannou přírubou jsou k dispozici v řadě materiálů a povrchových úprav. Správná specifikace závisí na provozním prostředí, požadované pevnosti, hmotnostních omezeních a vystavení korozi.

Uhlíková ocel

Převážná většina šestihranných šroubů a přírubových šroubů v průmyslovém použití je vyrobena z nízko, středně nebo legované uhlíkové oceli, tepelně zpracované na požadovanou třídu vlastností. Šrouby z uhlíkové oceli nabízejí nejlepší kombinaci pevnosti v tahu, obrobitelnosti a nákladů. Jejich primárním omezením je náchylnost ke korozi ve vlhkém, venkovním nebo chemickém prostředí – u většiny aplikací se řeší spíše povrchovými úpravami než změnou materiálu.

Nerezová ocel

Šestihranné šrouby z nerezové oceli (nejčastěji A2-70 a A4-80 podle ISO 3506) jsou určeny pro prostředí kritická pro korozi – námořní, potravinářské, chemické a venkovní architektonické aplikace. A2 (nerez 304) pokrývá většinu obecných požadavků na odolnost proti korozi. A4 (nerez 316) přidává molybden pro odolnost proti napadení chloridy, takže je vhodný pro námořní a pobřežní aplikace. Kompromisem je nižší pevnost v tahu ve srovnání s tepelně zpracovanou uhlíkovou ocelí stejné velikosti — A2-70 má minimální pevnost v tahu 700 MPa ve srovnání s 800 MPa pro ocel 8,8 uhlíku. Nerezové šrouby s šestihrannou přírubou jsou široce používány v potravinářských zařízeních, potrubí HVAC a konstrukci farmaceutických závodů.

Běžné povrchové nátěry a jejich antikorozní ochrana

Možnosti povrchové úpravy šestihranných a šestihranných přírubových šroubů
Povrchová úprava Tloušťka povlaku Odolnost vůči solnému spreji (hod.) Typické použití
Obyčejný (jako obrobený) žádný <24 Pouze vnitřní, suché prostředí
Galvanické pokovování zinkem (čirý/žlutý) 5–15 µm 72–200 Obecné vnitřní/mírné venkovní použití
Žárové zinkování (HDG) 45–85 µm 1 000 Strukturální venkovní, konstrukce
Dacromet / Geomet 8–12 µm