Klasyfikacja wytrzymałościowa śrub

15.4.2013
Połączenia śrubowe są jednym z najważniejszych sposobów łączenia elementów w każdym sektorze przemysłu. Nie ma właściwie miejsca, w którym nie zostałyby zastosowane połączenia rozłączne wykorzystujące śruby i ich partnerzy, czyli nakrętki.
Ze względu na wielorakie zastosowania oraz dużą popularność połączenia śrubowe szybko zostały znormalizowane. Oznacza to, że śruby, podkładki, nakrętki i wszystkie elementy złącza śrubowego wykonywane są w sposób powtarzalny oraz odpowiadający konkretnym normom jakościowym i wymiarowym. Dzięki temu, w razie konieczności, możliwe jest bezproblemowe zastąpienie danego elementu złącza innym, spełniającym określone zadanie. Prawie w każdym kraju dla złączy śrubowych obowiązuje norma DIN, która określa poszczególne elementy, biorąc pod uwagę rodzaj połączenia, średnicę śruby, klasę wytrzymałości oraz rodzaj materiału, z jakiego jest wykonane. Także rodzaje gwintu są normalizowane. W zależności od tych parametrów w handlu można spotkać ponad 10 000 różnych elementów złącznych, do których należy doliczyć jeszcze niezliczoną ilość połączeń specjalnych konstruowanych bez uwzględnienia norm.

Produkcja śrub
Śruby o jakości oraz w wielkości najczęściej spotykanej w samochodach produkuje się prawie wyłącznie z drutu dostarczanego do fabryki w formie zwojów na szpuli. Pręt o średnicy do 20 mm jest uznawany przez hutę za drut, co może być mylące. Drut ze szpuli jest odwijany i podawany do maszyny tnącej, która odpowiednio go przycina, przygotowując w ten sposób materiał wyjściowy dla prasy. W prasie, w kilku przebiegach (zależnie od rodzaju wytwarzanej śruby), formowany jest łeb śruby oraz trzpień, który będzie nagwintowany. W zależności od techniki wykonania gwintu trzpień jest wykonywany w odpowiednim wymiarze (podwymiarze), aby po wywalcowaniu gwintu w walcarce otrzymać żądaną średnicę zewnętrzną. Gwinty walcowane charakteryzują się większą wytrzymałością i sprężystością od gwintów nacinanych narzynkami lub toczonych, ponieważ podczas walcowania warstwy metalu nie są przecinane, tylko odkształcane.

Produkcja nakrętek
Żadna śruba nie spełni swojej roli bez odpowiednio dopasowanej nakrętki. Te wykonywane są podobnie jak śruby - przez przetłaczanie uprzednio przygotowanych elementów wyjściowych z pręta lub drutu. Gwint w nakrętkach również powstaje przez wywalcowanie, ale najczęściej stosuje się w tym przypadku metodę gwintowania wiórowego, czyli usuwania naddatku materiału za pomocą gwintowników lub tokarki (w zależności od wielkości nakrętki). Taki proces produkcji jest tańszy i szybszy. Po wykonaniu wszystkich operacji obróbczych śruby i nakrętki są zabezpieczane przed korozją przez powlekanie galwaniczne cynkiem, niklem lub chromem albo przez fosfatowanie. W handlu spotyka się także śruby czernione, czyli hartowane w oleju i niepokrywane żadną dodatkową powłoką.

Rodzaje połączeń śrubowych
Połączenia śrubowe należą do kategorii połączeń rozłącznych. Dzieli się je na połączenia cierne, zaciskowe, kombinowane, czyli wykorzystujące oba wcześniejsze rodzaje jednocześnie, oraz sprężane.
1. Połączenia cierne - polegają na zastosowaniu śruby jako elementu „ściskającego" łączone części. Między łączonymi elementami na skutek docisku przez śrubę z nakrętką występuje na tyle duża siła tarcia, że uniemożliwia to wzajemne przemieszczanie się łączonych części.
2. Połączenia zaciskowe - polegają na spasowaniu trzpienia śruby z otworami w łączonych elementach. Dzięki temu sam trzpień śruby mechanicznie zapobiega przemieszczaniu się łączonych części. Dodatkowa siła docisku, spowodowana dokręceniem nakrętki, wywołuje siłę tarcie, która wraz z siłą ściskającą śrubę jest wyższa niż w przypadku samego połączenia ciernego. W przypadku tego typu połączenia otwory pod śruby powinny być specjalnie przygotowane za pomocą rozwiertaka.
3. Połączenia sprężane - polegają one na napięciu połączenia śrubowego za pomocą dokręcenia śruby lub skręcenia pary śruba-nakrętka do takiego stopnia, aby siła działająca wzdłuż śruby (siła osiowa) była równa 70% maksymalnej wytrzymałości śruby na zrywanie (Rm). Połączenie to zapewnia bardzo dużą siłę docisku, ale jednocześnie nie pozostawia dużego zapasu związanego z wytrzymałością śruby na rozciąganie. Do tego typu połączeń stosuje się śruby o bardzo wysokiej wytrzymałości.

Więcej w najnowszym „autoEXPERCIE" 4/2013. 

O Autorze

autoEXPERT – specjalistyczny miesięcznik motoryzacyjny, przeznaczony dla osób zajmujących się zawodowo naprawą, obsługą, diagnostyką i sprzedażą samochodów oraz produkcją i sprzedażą akcesoriów motoryzacyjnych, części zamiennych i materiałów eksploatacyjnych.

autoExpert 12 2025

Chcesz otrzymać nasze czasopismo?

Zamów prenumeratę