Z čeho jsou vyrobeny šrouby? Objevování materiálů používaných k výrobě spojovacích prvků

Šrouby jsou základními součástmi nesčetných stavebních a montážních projektů, stejně jako šrouby do dřeva a strojní šrouby; slouží jako jednoduchý, ale důmyslný prostředek k pevnému spojení materiálů. Šrouby se obvykle vyrábějí z různých kovů, z nichž každý je vybrán pro své specifické vlastnosti, které vyhovují různým způsobům použití a prostředí. Mezi nejběžnější materiály používané pro šrouby patří ocel - často uhlíková ocel pro zvýšení pevnosti -, nerezová ocel, mosaz, hliník a někdy i specializované slitiny pro konkrétní použití.

Při výběru správného šroubu pro váš projekt je důležité zohlednit vlastnosti materiálu - zda vyžaduje určitou úroveň pevnosti v tahu, pevnosti ve smyku nebo zda musí odolávat vlivům prostředí, jako je vlhkost, chemikálie nebo kolísání teploty.

V tomto článku se budeme zabývat materiálem používaným k výrobě šroubů.

Typ šroubových materiálů 

Když prozkoumáte svět šroubů, zjistíte, že se vyrábějí z různých kovů a nekovových materiálů, z nichž každý je vybrán pro své jedinečné vlastnosti, které vyhovují různým aplikacím.

Běžné kovy pro šrouby

• Ocel: Ocelové šrouby jsou cenově dostupné a robustní. Často se vyrábějí z uhlíkové oceli, která zajišťuje potřebnou tvrdost.
• Nerezová ocel: Díky přidanému chromu jsou šrouby z nerezové oceli odolné proti korozi a vhodné pro aplikace, kde je klíčová odolnost.
• Mosaz: Vaše mosazné šrouby mají estetický vzhled a zvýšenou odolnost proti korozi, běžně se používají v dekorativních aplikacích.
• Měď: Pokud potřebujete zvýšenou odolnost proti korozi, jsou spolehlivé měděné šrouby, i když jsou dražší.
• Hliník: Hliníkové šrouby jsou lehčí a odolnější vůči korozi; jsou oblíbené v aplikacích, kde je důležitá hmotnost.
• Titan: Nejvyšší poměr pevnosti a hmotnosti zajistí titanové šrouby, které jsou však dražší než jiné kovy.

Nekovové materiály

Šrouby se neomezují pouze na kovy; některé jsou vyrobeny z robustních nekovových materiálů:

• Plastové: Plastové šrouby jsou lehké a odolné proti korozi a jsou užitečné v elektrických aplikacích a tam, kde by kovové šrouby působily rušivě.
• Hliníková slitina: Tento materiál kombinuje hliník s dalšími prvky, které zvyšují jeho vlastnosti, jako je pevnost a odolnost proti korozi, a rozšiřuje tak možnosti použití hliníkových šroubů.

Každý materiál nabízí odlišné výhody a jeho výběr bude do značné míry záviset na konkrétních požadavcích vašeho projektu, jako je potřebná pevnost, vystavení vlivům počasí a vodivost.

Zde je stručný přehled složení a výhod některých běžných šroubových materiálů.

Vlastnosti materiálu

Při zkoumání různých materiálů, z nichž se šrouby vyrábějí, zjistíte, že při výběru je třeba zohlednit kombinaci trvanlivosti, odolnosti proti korozi a pevnosti.

Vlastnosti kovu

Při výběru šroubů jsou rozhodující vlastnosti kovu, jako je bod tání, trvanlivost a vodivost. Nerezová ocel, zejména třída 316, je známá pro své vynikající vlastnosti. odolnost proti korozi a odolnost, takže je vhodný pro použití v drsném nebo mořském prostředí. Například nerezová ocel 316 obsahuje molybden, který zvyšuje její odolnost proti chloridům. Na druhou stranu kov jako např. hliník je ceněna pro své lehké a nekorodující vlastnosti, ačkoli má ve srovnání s ocelí nižší teplotu tání a pevnost.

Třídy materiálu

Třídy materiálů vám poskytnou přehled o specifických vlastnostech a výkonu, které můžete od šroubů očekávat. Na stránkách . třídy jsou identifikátory, které informují o složení slitiny, sílaa odolnost proti korozi.

• Legovaná ocel: Je známý pro svou vysokou pevnost a často se označuje čísly 8,8, 10,9 a 12,9.
• Nerezová ocel: Dodává se ve třídách 304, 316 a 410.
  • 304: Běžná volba pro všeobecné použití.
  • 316: Nabízí zvýšenou odolnost proti korozi, používá se v námořních aplikacích.
  • 410: Kalená nerezová ocel s vysokou pevností a mírnou odolností proti korozi.

Nerezová ocel třídy 410 se často používá, pokud potřebujete vyšší tvrdost a odolnost proti opotřebení, zatímco ocel 316 je vaším přítelem v boji proti korozi, zejména ve slaném prostředí. Právě přídavek prvků, jako je uhlík, chrom a nikl v různém množství, vytváří různé třídy a ovlivňuje vlastnosti, jako je pevnost a odolnost proti korozi. Zvažte třídu nerezové oceli spolu s faktory, jako je prostředí a zátěž, kterou musí šroub vydržet, abyste zajistili, že si vyberete tu správnou pro své potřeby.

Kvalita materiálu

Při výběru šroubů pro vaše projekty je důležité zohlednit vlastnosti jejich materiálu, které ovlivňují jejich vlastnosti v různých prostředích. Zde je rozdělení, které vám pomůže pochopit, s čím pracujete.

Síla: Vaše náročné úkoly vyžadují silné šrouby, a proto se na scéně objeví ocel nebo titan. Jsou navrženy tak, aby zvládly tlak, takže se nemusíte bát, že by se v důležitých chvílích podvolily. Na druhou stranu, mosaz a hliník, ačkoli jsou stále solidní volbou, je lepší šetřit pro lehčí práce.

Odolnost proti korozi: Nenávidíte rez? Nerezová ocel, mosaz a některé plasty říkají "Ani náhodou!" korozi a udržují věci v neporušeném stavu. Nerezová ocel je ve venkovním prostředí, zejména u pobřeží, šampionem. Pokud je ocel vaší jedinou možností, zvažte ochrannou povrchovou úpravu, která udrží obávanou rez na uzdě.

Hmotnost: Pokud je nutná menší zátěž, jako například v rychlém závodním světě nebo v leteckém a kosmickém inženýrství, jsou hliník a titan ideálními lehkými zátěžemi. Přinášejí pevnost bez většího objemu, takže vše zůstává racionální a efektivní.

Vodivost: Měď má pro vaše elektrické potřeby bezkonkurenční vodivost, a proto se často používá v elektroinstalačních aplikacích. A pokud se chcete vyhnout proudu, plastové šrouby jsou dokonalým izolantem, který zajistí, že elektřina zůstane tam, kde má.

Zde je stručná referenční tabulka, která vše shrnuje:

*Může být vylepšena nátěry.

Nezapomeňte, že vaše projekty si zaslouží správnou pevnost, ochranu proti povětrnostním vlivům, přijatelnou hmotnost a správné vodivé vlastnosti. Přizpůsobením vlastností materiálu svým potřebám si zajistíte úspěch.

Nátěry a povrchové úpravy

Při výběru šroubů pro váš projekt je třeba si uvědomit význam povrchových úprav a nátěrů, které mohou výrazně ovlivnit životnost a účinnost spojovacího prvku. Zde je to, co byste měli vědět.

Povrchové úpravy

Zinkování je nejčastějším způsobem ošetření, se kterým se setkáte, a to díky vyvážené odolnosti proti korozi a cenové dostupnosti. Proces pozinkování zahrnuje nanášení zinkového povlaku na ocel nebo železo, aby se zabránilo korozi. Pro estetičtější povrchovou úpravu, chromování na spojovací prvek nanese vrstvu chromu, která zajišťuje zvýšenou odolnost proti korozi a lesklý povrch. Pokud potřebujete ještě větší ochranu proti opotřebení, šrouby s keramickým povlakem nabízí pokročilou vrstvu ochrany, která je vhodná zejména v drsných podmínkách.

• Zinkový povlak: Běžné a cenově výhodné, poskytuje slušnou ochranu proti korozi.
• Niklování: Nabízí rovnováhu mezi trvanlivostí a dekorativním vzhledem.
• Chrom: Je známý svou tvrdostí a působivým leskem.
• Keramický povlak: Keramické vrstvy slouží jako bariéra proti vysokým teplotám a působení chemických látek.

Výhody nátěrů

Životnost a výkonnost šroubů přímo souvisí s jejich povrchovou úpravou. Schopná povrchová úprava, jako je zinek nebo keramika nejen chrání před korozí, ale může také poskytovat mazací funkci, která usnadňuje proces instalace. Některé nátěry jsou navíc esteticky příjemné.nikl a chrom nabízí elegantní stříbrný povrch, který může doplnit vizuální design vašeho projektu.

• Odolnost proti korozi: Nezbytné pro venkovní prostředí nebo prostředí náchylné k vlhkosti.
• Estetická přitažlivost: Povrchové úpravy, jako je nikl a chrom, jsou vizuálně přitažlivé a mohou doplnit design.
• Snadné používání: Některé povlaky snižují tření a usnadňují instalaci šroubů.

Výběrem vhodného povlaku nebo pokovení zajistíte, že vaše šrouby budou co nejdéle fungovat.

Odolnost vůči prvkům

Při výběru šroubů pro váš projekt je důležité znát jejich odolnost vůči různým prvkům. To zajistí dlouhou životnost a odolnost šroubu i aplikace, ve které je použit.

Odolnost proti korozi

Šrouby z nerezové oceli jsou díky přídavku chromu do slitiny vysoce odolné proti korozi. Pozinkované šrouby, což jsou ocelové šrouby potažené vrstvou zinku, které rovněž zajišťují zvýšenou odolnost proti korozi. Tento zinkový povlak tvoří bariéru, která zabraňuje přístupu vlhkosti a kyslíku k oceli. Pokud však dojde k poškození pozinkovaného povlaku, může to vést ke korozi.

Pro aplikace v mořské prostředí, křemíkový bronz šrouby jsou vynikající volbou díky své vysoké odolnosti proti korozi způsobené slanou vodou. Křemíkový bronz je slitina vyrobená z mědi, křemíku a dalších kovů, která nabízí vynikající životnost v náročných podmínkách.

Použití v různých prostředích

Pro běžné venkovní použití jsou vhodné šrouby z nerezové oceli i pozinkované šrouby; nerezová ocel nabízí rovnováhu mezi cenou a výkonem pro mnoho prostředí. Naproti tomu šrouby z křemíkového bronzu jsou nejlepší volbou pro náročné podmínky, zejména tam, kde hrozí přítomnost soli nebo jiných korozivních prvků. Nezapomeňte zvážit konkrétní podmínky, kterým budou vaše šrouby čelit, abyste vybrali nejvhodnější typ pro vaše potřeby.

Proces výroby šroubů

Když přemýšlíte o šroubech, možná považujete jejich přítomnost za samozřejmost, ale výrobní proces je složitý a nezbytný pro výrobu odolných spojovacích prvků, které používáte v každodenních aplikacích.

Výrobní procesy

Hlavice za studena je klíčová metoda, při níž se drát nařeže na stanovenou délku a poté se při pokojové teplotě vytvoří hlava.. Tento proces je efektivní a hospodárný a zajišťuje, že hlava šroubu je dokonale tvarovaná pro umístění ovladače. Vlákno Rolling následuje místo, kde jsou na šroubu vytvořeny závity. To se provádí pod vysokým tlakem mezi dvěma zápustkami: Pístový lis, kde se jedna kostka pohybuje tam a zpět a Planetární raznices několika matricemi pohybujícími se kolem šroubu. Tento proces závity nejen tvaruje, ale také je zpevňuje, čímž se zvyšuje jejich pevnost.

Tvarování za studena techniky zahrnují změnu tvaru a velikosti kovových dílů bez přidání tepla. Šrouby často procházejí tímto procesem, aby se dosáhlo přesných rozměrů a odolnosti požadovaných pro jejich zamýšlené použití. Využitím Tvarování za studena se struktura kovu v místě hřebene a kořene závitu zhušťuje, což následně zvyšuje celkovou pevnost šroubu.

Hlavy a závity šroubů

Při zkoumání konstrukce šroubů získáte přehled o tom, jak se různé typy hlav a závitů hodí pro různé aplikace. 

Porozumění hlavám šroubů

Úspěch vašeho projektu může záviset na výběru správné hlavy šroubu. Zde je několik běžných typů:

• Flathead: Tato hlava šroubu je kónická s plochým vnějším povrchem a zužujícím se vnitřním povrchem, což umožňuje, aby šroub seděl v jedné rovině s povrchem.
• Ovál: Tyto šrouby mají oválný horní povrch a jsou navrženy tak, aby dosedaly na povrch materiálu, do kterého jsou šroubovány. Vyžadují zapuštěný otvor a díky nízkému profilu působí nenápadně.
• Zaslepení: Tyto šrouby, známé také jako šrouby s vázací hlavou, mají klenutou hlavu se šikmými stranami, které zajišťují hladký povrch. Šikmá spodní strana hlavy pevně spojuje šroub s povrchem, do kterého je zašroubován.
• Pan: Šrouby s válcovou hlavou mají rovný horní povrch se šikmými stranami. Nevyžadují zapuštěný otvor jako oválné hlavy a velká nosná plocha pod hlavou poskytuje dobrou upínací sílu bez poškození měkkých materiálů. Plošné hlavy jsou velmi univerzální, protože je lze použít se zahloubením nebo bez něj.

Porozumění typům vláken 

Závit šroubu je jeho charakteristickým znakem a podle metrické závitové normy existují dva základní typy závitů:

• Hrubé závity: Díky širším roztečím jsou navrženy pro rychlejší jízdu a lepší přilnavost v měkkých materiálech.
• Jemné nitě: Tyto závity jsou blíže u sebe, takže umožňují jemnější nastavení a pevnější uchycení v tvrdých materiálech.

Zde jsou uvedeny 4 běžné typy závitů:

• Vlákno V: Nejběžnější profil závitu V má úhel 60 stupňů a je vhodný pro všeobecné upevňovací aplikace.
• Čtvercové vlákno: Čtyřhranné závity mají kolmé boky určené ke snížení tření při přenosu síly.
• Závit Acme: Závity Acme jsou lichoběžníkové, vyvažují pevnost a nižší tření - vhodné pro olověné šrouby a velká zatížení.
• Vlákno Buttress Thread: Tupé závity mají jeden svislý a jeden šikmý bok pro velkou sílu v jednom směru, ale volný pohyb v druhém.

Nástroje a příslušenství

Než se pustíte do projektu, je důležité se vybavit správnými nástroji a příslušenstvím pro efektivní práci se šrouby. Správné vybavení usnadní práci a pomůže zajistit bezpečné a správné uchycení.

Potřebné nástroje pro použití šroubů

Šroubováky: V sadě nářadí by bezpochyby neměla chybět kvalitní sada šroubováků. V závislosti na hlavě šroubu budete potřebovat správný typ. Zde jsou ty nejnutnější:

• Plochý šroubovák: Ideální pro šrouby s jednou drážkou.
• Křížový šroubovák: Má hrot ve tvaru kříže, vhodný pro šrouby s křížovou drážkou.
• Šestihranný šroubovák: Pro šrouby se šestihrannou drážkou.

Cvičení: Pokud pracujete s velkým množstvím šroubů nebo s tvrdšími materiály, ušetří vám elektrická vrtačka čas a námahu.

• Akumulátorová vrtačka: Pro snadné použití a ovladatelnost.
• Vrtáky: Sada, která odpovídá různým velikostem a tvarům hlav šroubů.

Nezapomeňte, vždy zvolte správnou velikost šroubováku nebo vrtáku pro šroub, aby nedošlo ke stržení hlavy.

Příslušenství

Kromě základních nástrojů zvažte i toto užitečné příslušenství:

• Magnetický držák bitů: Udržuje šrouby připevněné k vrtáku, což se hodí zejména na těžko přístupných místech.
• Průvodce šrouby: Pomáhá při rovném a hlubokém zatloukání šroubů.
• Nastavení točivého momentu: Většina vrtaček je vybavena touto funkcí, aby se zabránilo přílišnému utažení a poškození materiálu.

S těmito nástroji a příslušenstvím zvládnete úkoly spojené se šroubováním s větší přesností a lehkostí.