Hlava šroubu dělá víc než jen povrch pro uchopení klíče. Určuje, jak je zatížení rozloženo do spoje, jaké nástroje jsou potřebné pro instalaci a demontáž, zda lze spojovací prvek použít v aplikacích se zápustnou hlavou nebo zapuštěnou plochou a jak velká nosná plocha je k dispozici proti upnutému materiálu. Výběr správného typu hlavy pro danou aplikaci je stejně důležitý jako výběr správného průměru a třídy – nesprávný typ hlavy může mít za následek poškození povrchu, uvolnění při vibracích, neadekvátní upínací plochu nebo spoj, který nelze sestavit nebo opravit pomocí dostupných nástrojů.
Šrouby se šestihrannou hlavou, šrouby s šestihrannou přírubou, vozíkové šrouby a šrouby s vnitřním šestihranem jsou čtyři nejrozšířenější typy hlav šroubů v průmyslových, konstrukčních, automobilových a komerčních aplikacích. Každá slouží k jinému účelu a každá má specifické podmínky, za kterých předčí ostatní. Pochopení konstrukčních principů každého návrhu je základem konzistentní a spolehlivé specifikace spojovacích prvků.
Šroub se šestihrannou hlavou je nejrozšířenějším a nejpoužívanějším typem spojovacího materiálu na světě. Jeho šestistranná hlava se zapojuje pomocí otevřeného klíče, nástrčného klíče nebo nástrčného klíče na všech šesti plochách, což poskytuje pozitivní přenos točivého momentu a širokou kompatibilitu nástrojů. Geometrie je definována v ASME B18.2.1 pro unifikované palcové spojovací prvky a ISO 4014 a ISO 4017 pro metrické spojovací prvky, které standardizují rozměry hlav napříč výrobci tak, aby šestihranné šrouby od libovolného vyhovujícího dodavatele byly v dané aplikaci zaměnitelné.
Šroub se šestihrannou hlavou se skládá ze šestihranné hlavy, dříku, který může mít částečný nebo úplný závit, a závitové části na konci. Dosedací plocha hlavy - plochá spodní strana hlavy, která je v kontaktu s upnutým materiálem - rozděluje upínací zatížení na kruhovou plochu určenou příčným rozměrem hlavy. Tato dosedací plocha je jedním z klíčových funkčních parametrů hlavy: nedostatečná dosedací plocha způsobuje, že se hlava pod zatížením zalévá do měkčích materiálů, čímž se časem snižuje efektivní upínací síla.
Standardníní jsou dvě konfigurace dříku: šrouby s částečným závitem (s hladkou částí dříku mezi hlavou a výběhem závitu) a šrouby s plným závitem. Šrouby s částečným závitem jsou upřednostňovány v konstrukčních a střižných aplikacích, protože nezávitový dřík může být dimenzován tak, aby těsně zapadl do vlečného otvoru, poskytoval pozitivní umístění a udržoval závitovou část mimo rovinu smyku. Šrouby s plným závitem nabízejí větší flexibilitu délky sevření a jsou běžné v univerzálních montážích, kde smykové zatížení není primárním problémem.
Šrouby se šestihrannou hlavou se vyrábějí v široké škále tříd mechanických vlastností. V jednotném palcovém systému jsou nejběžnější konstrukční třídy SAE Grade 5 (tři radiální značky na hlavě, minimální pevnost v tahu 120 000 psi) a SAE Grade 8 (šest radiálních značek, minimální pevnost v tahu 150 000 psi). V metrickém systému třídy vlastností 8.8, 10.9 a 12.9 odpovídají postupně vyšším úrovním pevnosti v tahu a meze kluzu. Vlastnostní třída je vyznačena přímo na hlavici jako číselné označení.
Materiálové možnosti kromě uhlíkové oceli zahrnují nerezovou ocel (nejčastěji A2-70 a A4-80 v metrických rozměrech nebo 18-8 a 316 v označení palců), legovanou ocel, mosaz a silikonový bronz pro speciální požadavky na odolnost proti korozi. Systém značení hlav pro spojovací prvky z nerezové oceli a neželezných kovů se liší od systému značení třídy uhlíkové oceli a měl by být ověřen podle příslušné normy, pokud je požadována sledovatelnost materiálu.
Šrouby se šestihrannou hlavou jsou výchozím upevňovacím prvkem pro ocelové konstrukční spoje, montáže strojů, základní rámy zařízení, přírubové spoje trubek a jakékoli aplikace, kde je vyžadována vysoká upínací síla a je k dispozici přístup pomocí externího klíče. Jejich standardizace napříč průmyslovými odvětvími znamená, že nástroje, specifikace točivého momentu a náhradní spojovací prvky jsou univerzálně dostupné, což zjednodušuje počáteční montáž i údržbu v terénu.
Šestihranný šroub s přírubou je šroub se šestihrannou hlavou s integrovanou kruhovou přírubou na základně hlavy. Příruba radiálně přesahuje obvod šestihranné hlavy a představuje větší dosedací plochu pro upnutý materiál než standardní šestihranná hlava stejné jmenovité velikosti. Tato integrovaná příruba je určujícím znakem konstrukce a hlavním důvodem pro její výběr před standardním šroubem se šestihrannou hlavou v mnoha aplikacích.
Příruba plní stejnou funkci jako samostatná plochá podložka umístěná pod hlavou standardního šestihranného šroubu, ale trvale ji integruje do samotného spojovacího prvku. To eliminuje ztráty podložky během montáže a demontáže, snižuje počet dílů, zabraňuje rotaci podložky nebo nesprávnému vyrovnání během utahování a zajišťuje konzistentní oblast uložení při každé instalaci. Ve velkoobjemových montážních prostředích – zejména ve výrobě automobilů – představuje odstranění samostatné součásti podložky významné zkrácení doby montáže a rizika vynechání podložky.
Spodní strana příruby je často zoubkovaná ve vzoru radiálních zubů. Tyto zoubky se zakousnou do upnutého povrchu při utahování šroubu a poskytují mechanickou odolnost proti rotačnímu uvolnění, které působí navíc k tření závitu. Šrouby s ozubenou přírubou jsou běžným řešením v aplikacích vystavených vibracím, kde by jinak byl vyžadován samostatný zajišťovací prvek, jako je pojistná podložka nebo směs pro zajištění závitů. Vroubkování způsobuje, že šrouby s vroubkovanou přírubou nejsou vhodné pro použití na hotové nebo lakované povrchy, kde není přípustné označení povrchu - v těchto aplikacích se používají verze bez zoubkování (hladká příruba).
Šrouby s šestihrannou přírubou jsou standardizovány v metrických jednotkách v DIN 6921 a ISO 15071 (bez zoubkování) a ISO 15072 (vroubkované). Šestihranná část hlavy přírubového šroubu je obvykle menší než šestihran standardního šestihranného šroubu stejného průměru, protože zatížení klíče je sdíleno mezi šestihrannými čely a přírubovým ložiskem proti osazení nástrčného klíče. Tento menší šestihran znamená, že ve srovnání se standardním šestihranným šroubem stejného jmenovitého průměru je vyžadována jiná velikost klíče nebo nástrčného klíče – důležitý praktický bod pro údržbářské operace, kde musí být po ruce správné nářadí.
Šrouby s šestihrannou přírubou se široce používají v automobilovém průmyslu a montáži hnacího ústrojí, zejména pro upevnění komponentů k tenkostěnným konzolám, plechům a plastovým krytům, kde zvětšená dosedací plocha zabraňuje protažení a vroubkování zajišťuje odolnost proti vibracím. Jsou také běžné u zemědělské techniky, užitkových vozidel a obecné montáže strojů, kde je prioritou rychlost montáže a snížení počtu dílů.
Šroub vozíku má výrazně odlišnou konstrukční filozofii od typů šroubů se šestihrannou hlavou a přírubou. Jeho nejviditelnějším znakem je klenutá, hladká hlava bez vnějších ploch pro klíč - není zde žádné opatření pro aplikaci krouticího momentu na hlavu šroubu shora. Místo toho je čtvercová nebo žebrovaná část bezprostředně pod hlavou navržena tak, aby se zapustila do připevňovaného materiálu (dřevo, plast nebo měkký kov) a zabránila otáčení šroubu při utahování matice z opačné strany.
Čtvercový krk šroubu vozíku je o něco větší než kulatý dřík a jeho velikost odpovídá čtvercovému otvoru vyraženému nebo vyvrtanému v protilehlém materiálu. Při vtažení šroubu do otvoru utažením matice se rohy čtyřhranného hrdla zakousnou do materiálu a zablokují šroub proti otáčení. To umožňuje jedné osobě utáhnout matici bez držení hlavy šroubu – významná praktická výhoda ve stavebních aplikacích, kde je současný přístup na obě strany spoje obtížný nebo nemožný.
Antirotační funkce je závislá na materiálu. U dřeva a kompozitních materiálů se čtvercový krk účinně upevňuje v celém rozsahu hodnot točivého momentu. Ve spojích kov na kov vyžaduje čtvercový krk odpovídající čtvercový děrovaný otvor, aby správně fungoval; v obyčejném kulatém vyvrtaném otvoru v kovu se šroub vozíku během utahování matice otáčí a upínací zatížení nelze vyvinout bez vnějšího držení šroubu.
Hladká, klenutá hlava šroubu vozíku nepředstavuje žádný nákup za standardní klíč nebo šroubovák z odkryté plochy. Po instalaci s hlavou zarovnanou s povrchem nemůže být šroub odstraněn osobou, která má přístup pouze na stranu hlavy - k demontáži spoje lze použít pouze stranu s maticí. Tato vlastnost odolnosti proti neoprávněné manipulaci, i když není primárním důvodem návrhu, činí z přepravních šroubů preferovanou volbu pro venkovní nábytek, vybavení hřišť, oplocení a bezpečnostní zařízení, kde je požadováno omezení přístupu k upevňovacím prvkům na odkryté ploše.
Šrouby vozíku jsou standardizovány v ASME B18.5 pro unifikované palcové spojovací prvky. Mezi běžné varianty patří standardní šroub s čtyřhranným hrdlem, šroub s žebrovaným krkem (kde podélná žebra nahrazují čtvercový krk pro použití v kulatých otvorech v tenkých materiálech) a schodový šroub (varianta s větší hlavou používaná u těžkých dřevěných konstrukcí a uchycení užitkových tyčí). Šrouby vozíků se nejčastěji vyrábějí z nízkouhlíkové oceli s povrchovou úpravou zinkem nebo žárovým zinkováním pro venkovní a stavební použití a z nerezové oceli pro námořní a korozivní prostředí.
Vozíkové šrouby jsou standardním spojovacím prvkem v dřevěných rámových konstrukcích, truhlářství, palubovkách, montáži dřevěného nábytku, dětských a rekreačních zařízeních, spojích kov-dřevo v zemědělských budovách a všude tam, kde je potřeba hladká zaoblená hlava na exponované ploše v kombinaci s jednostranným utahováním ze strany matice.
Šroub s vnitřním šestihranem – také nazývaný šroub s vnitřním šestihranem (SHCS) – má válcovou hlavu s šestihranným vybráním (zásuvkou) obrobenou do horní strany. Kroutící moment se aplikuje pomocí imbusového klíče (šestihranného klíče) nebo nástrčného nástroje vloženého do vnitřního vybrání, nikoli pomocí externích ploch. Tato konstrukce vnitřního pohonu umožňuje zásadně odlišnou sadu instalačních charakteristik ve srovnání s externími šestihrannými upevňovacími prvky.
Válcová hlava šroubu s vnitřním šestihranem má podstatně menší celkový průměr než šestihranná hlava s ekvivalentní silou uchopení, což umožňuje instalaci upevňovacího prvku v místech s velmi omezenou radiální vůlí kolem hlavy. Tato kompaktní obálka hlavy je jedním z hlavních důvodů, proč jsou šrouby s vnitřním šestihranem preferovány v přesných mechanických sestavách, součástech obráběcích strojů a konstrukci přípravků a přípravků, kde je více spojovacích prvků těsně rozmístěno nebo přilehlých k obrobeným povrchům.
Vnitřní šestihranný pohon účinně přenáší krouticí moment přes velkou kontaktní plochu mezi klíčem a stěnami objímky, což umožňuje velmi vysoké instalační krouticí momenty vzhledem k velikosti upevňovacího prvku. Šrouby s válcovou hlavou jsou běžně specifikovány z vysoce pevné legované oceli (třída vlastností 12.9 v metrických jednotkách nebo ekvivalentní SAE Grade 8 a vyšší v palcích) a utahovány na vysoké úrovně předpětí, které by odstranily vnější plochy standardního šestihranného šroubu o ekvivalentním průměru.
Hlava může být také zapuštěna do otvoru s válcovým zahloubením, takže horní část hlavy je v jedné rovině s okolním povrchem nebo pod ním. Toto je kritická vlastnost v sestavách, kde by vyčnívající hlava rušila pohyblivé části, protilehlé součásti nebo ochranu.
Šrouby s válcovou hlavou jsou standardizovány v ASME B18.3 pro unifikované palcové spojovací prvky a ISO 4762 pro metrické. Výška hlavy a hloubka hrdla jsou úměrné jmenovitému průměru a standardní rozměry válcového zahloubení pro zapuštění hlavy jsou uvedeny v tabulce ve stejných normách. Protože průměr válcového zahloubení přesně odpovídá průměru hlavy, použití šroubu s vnitřním šestihranem v otvoru s válcovým zahloubením vytváří čistý, zarovnaný povrch, kterého nelze dosáhnout pomocí vnějšího šestihranného spojovacího prvku stejného průměru.
Zatímco šestihranná objímka je zdaleka nejběžnějším typem pohonu u šroubů s vnitřním šestihranem, pro specifické aplikace je k dispozici několik variant. Hlavy s hlavicí Torx (šesticípá hvězda) odolávají vysunutí lépe než šestihranná při velmi vysokém točivém momentu a používají se ve výrobních montážních aplikacích, kde se používají poháněné nástroje. Klíčové a šestihranné pohony poskytují dodatečnou odolnost proti neoprávněné manipulaci tím, že vyžadují speciální nástroje, které nejsou dostupné v obecných hardwarových kanálech. Tyto varianty se používají v bezpečnostním hardwaru, dopravních systémech a upevnění veřejné infrastruktury, kde je třeba zabránit neoprávněné demontáži.
Šrouby s válcovou hlavou jsou standardním spojovacím prvkem pro přesné stroje, konstrukci CNC obráběcích strojů, montáž hydraulického potrubí, lisovací a formovací nástroje, robotiku, lineární pohybové systémy a jakékoli aplikace vyžadující vysokou upínací sílu v kompaktním obalu. Jsou také široce používány v komponentech jízdních kol, lékařském vybavení, elektronických krytech a spotřebních výrobcích, kde je vedle mechanického výkonu specifikována instalace zapuštěné hlavy a čistý vzhled.
| Funkce | Šroub se šestihrannou hlavou | Šroub s šestihrannou přírubou | Přepravní šroub | Šroub s paticí |
|---|---|---|---|---|
| Typ pohonu | Externí šestihran | Externí šestihran | Žádné (pouze strana s maticí) | Vnitřní šestihran (inbusový klíč) |
| Integrovaná pračka | Ne | Ano (příruba) | Ne | Ne |
| Funkce proti otáčení | Ne | Zoubkování (volitelné) | Čtvercový krk zasazený do materiálu | Ne |
| Obálka hlavy | Standard | Širší než šestihranná hlava | Kopule, žádné ploché klíče | Kompaktní válec |
| Možnost zapuštěné instalace | Ne | Ne | Ne (dome protrudes) | Ano (zahloubený otvor) |
| Jednostranná instalace | Ne | Ne | Ano (ve dřevě a měkkém materiálu) | Ne |
| Primární standard (metrika) | ISO 4014 / ISO 4017 | ISO 15071 / ISO 15072 | DIN 603 | ISO 4762 |
| Typický rozsah třídy | 4.6 až 12.9 | 8.8 až 10.9 | Nízko uhlíkové až středně uhlíkové | 8.8 až 12.9 |
Správný typ hlavy pro danou aplikaci vyplývá ze zodpovězení definovaného souboru funkčních otázek. Systematické zpracování těchto prvků eliminuje nevhodné možnosti a identifikuje typy hlav, které splňují technické požadavky.
Pokud bude hlava šroubu ve stísněném prostoru, zapuštěná do válcového zahloubení nebo přilehlá k povrchu, který brání klíči v kývání obloukem potřebným k utažení šestihranného šroubu, může být vnitřní pohon šroubu s vnitřním šestihranem jedinou schůdnou možností. Imbusový klíč potřebuje pouze svislý přístup nad hlavou šroubu, aby mohl zapadnout a aplikovat krouticí moment – nevyžaduje radiální vůli pro oblouk otočného klíče.
Pokud spojovací prvek prochází dřevem nebo podobným materiálem a je k dispozici přístup k matici z rubové strany, je šroub vozíku správnou volbou pro instalaci jednou rukou. Čtvercový krk zajišťuje automatickou ochranu proti otáčení, aniž by někdo musel držet hlavu šroubu, a hladká kopulovitá hlava představuje čistý povrch bez zádrhelů na odkryté ploše.
Pokud je sestava vystavena vibracím a použití pojistných podložek, převládajících momentových matic nebo směsi pro zajištění závitů je nežádoucí (kvůli požadavkům na rychlost montáže, potřebě čisté demontáže nebo cílům pro počet dílů), šroub s ozubenou šestihrannou přírubou poskytuje určitý stupeň odolnosti vůči vibracím díky zoubkování, které se zakousne do upnutého povrchu, bez jakýchkoli dalších součástí.
Pokud by standardní šroub se šestihrannou hlavou vyžadoval samostatnou podložku, aby se zabránilo nadměrnému protažení nebo zapuštění hlavy do tenkého nebo měkkého upnutého materiálu, šroub se šestihrannou přírubou ekvivalentního průměru poskytuje větší nosnou plochu v jedné součásti. Integrovaná příruba je spolehlivější než samostatná podložka, kterou lze během servisu vynechat, vychýlit se nebo ztratit.
Když musí hlava sedět na okolním povrchu nebo pod ním, aby se zabránilo interferenci s přilehlými součástmi, ochrannými nebo protilehlými částmi, spolehlivě toho dosáhne pouze šroub s vnitřním šestihranem použitý s válcovým otvorem. Geometrie válcové hlavy umožňuje vyvrtání otvoru do přesné hloubky a průměru, který přesně lícuje s hlavou, čímž se vytvoří povrch, který lze utěsnit, natřít nebo s ním pracovat, aniž by hlava šroubu tvořila vyčnívající překážku.
Pro nejvyšší požadavky na předpětí při daném průměru šroubu, Šrouby s vnitřním šestihranem ve třídě pevnosti 12.9 nebo ekvivalentní poskytují nejvyšší pevnost v tahu a lze je utáhnout na nejvyšší hodnoty krouticího momentu ze čtyř typů hlav zde diskutovaných. Šrouby se šestihrannou hlavou třídy 8 nebo třídy pevnosti 10.9 jsou standardní volbou pro konstrukční a vysoce zatížené všeobecné montáže. Vozíkové šrouby jsou obvykle variantou s nejnižší pevností v této skupině, protože jsou nejčastěji vyráběny v nižších třídách uhlíkové oceli vhodné pro dřevěné konstrukce spíše než pro aplikace s vysokým zatížením.
Všechny čtyři typy hlav šroubů jsou k dispozici s řadou povrchových úprav, které určují jejich odolnost proti korozi v provozu. Odpovídající povrchová úprava je určena prostředím, kterému bude spojovací prvek vystaven, a případnými omezeními galvanické kompatibility způsobenými materiály ve spoji.
Vždy by měla být ověřena galvanická kompatibilita mezi povrchovou úpravou spojovacího prvku a upínanými materiály. Nerezové spojovací prvky v kontaktu s neošetřeným hliníkem v mořském nebo vlhkém prostředí mohou urychlit galvanickou korozi hliníku; žárově zinkované spojovací prvky v kontaktu s nepovlakovanou ocelí poskytují katodickou ochranu oceli na rozhraní spoje. Tyto interakce jsou předvídatelné a ovladatelné při správném výběru materiálu, ale musí být zváženy ve fázi specifikace a nikoli objeveny v provozu.
Přírubové šrouby pro válec se šestihrannou hlavou M8×100 třídy 8,8 s fosfátovým povlakem
Šrouby s šestihrannou hlavou s přírubou z uhlíkové oceli M5*10 třídy 8.8
Šrouby do dřeva se šestihrannou hlavou DIN 571
Slitinová ocel M10*100 Šroub s vnějším šestihrannou hlavou Černé Oxidové šrouby
Vysokopevnostní šrouby z legované oceli M24*200 pro ocelovou konstrukci
Šroub s šestihrannou přírubou z nerezové oceli 304 DIN 6921
Kontaktní informace
Adresa
