Резьбовые шпильки: технологии изготовления, виды, параметры

Что это такое? Резьбовые шпильки – крепежные изделия цилиндрической формы с наружной резьбой по всей детали или только на концах. Длина такого метиза составляет от 25 миллиметров до трех метров.

Где используют? Сферы применения резьбовых шпилек разнообразны: от установки натяжных потолков и стяжки деревянных конструкций до монтажа трубопроводов, станков и в машиностроении.

Технологии изготовления резьбовых шпилек

Они используются в качестве крепежного элемента для соединения конструкций и других объектов со стенами и потолком. Резьбовые шпильки пригодятся в ситуации, когда для решения задачи болты стандартной длины окажутся слишком короткими.

Каждый мастер называет эти шпильки по-разному. Вот самые распространенные термины:

• резьбовая штанга;
• шпилька стяжная;
• винтовой стержень;
• шпилька с полной резьбой;
• шпилька-стержень;
• стержень с резьбой;
• резьбовой стержень;
• метрическая шпилька (дюймовая);
• полнорезьбовая шпилька.

Стальная резьбовая шпилька имеет нарезы, которые делают ее похожей на винт или болт. В процессе установки они обеспечивают вращение.

Резьбовая шпилька и болт имеют схожий вид, но их не стоит путать. Ведь на стержне нарезы идут по всей длине. Болт же имеет резьбу только с одной стороны, которая завершается головкой. Помимо этого, у стержня больше длина, в то время как стандартный крепеж ограничен несколькими десятками сантиметров. Шпилька может иметь как правую, так и левую резьбу. Возможны различные комбинации.

При производстве резьбовых шпилек в соответствие с ГОСТом применяются разные технологии. Одни заводы задействуют передовые методы, а другие продолжают выпускать стержни по советским стандартам. Впрочем, за долгие годы использования шпилек технологии доказали свою эффективность. Кратко рассмотрим наиболее распространенные:

Использование станков с ЧПУ

Современные «умные» станки, используемые при выпуске стальных шпилек, позволяют обеспечить высокую производительность в сравнении с устаревшими технологиями.

Читайте также

«Коническая резьба: виды, размер и нарезка»

Подробнее

Среди основных плюсов можно выделить:

• Ограниченная зона нарезки. Если станок оборудован концевыми датчиками, вероятность получения травмы рабочим на производстве сводится к минимуму.
• Быстрая настройка станка. Современное оборудование позволяет легко менять заданные параметры. Достаточно просто переписать программное обеспечение, отвечающее за работу станка, и можно запускать производство изделия с другими характеристиками.
• Круговая интерполяция. Благодаря правильной настройке ПО, на станке с ЧПУ можно производить обработку деталей геометрической формы любой сложности.
• Долговечность инструмента. В станках с ЧПУ режущая зона является закрытой. Это позволяет при создании резьбы использовать большое количество смазки для охлаждения металла, повышая ресурс использования.
• Автоматизация производственного процесса. При подключении накопителя для готовых изделий и механизма подачи заготовок можно обеспечить беспрерывный выпуск резьбовых шпилек разной длины.

• Исключение человеческого фактора. Использование станков с ЧПУ при производстве шпилек сводит к минимуму количество ошибок.
• Высокая скорость движения режущего инструмента. Шарико-винтовые пары обеспечивают преобразование вращательного движения в поступательное. Реализуется такая трансформация за счет использования серво- и механических приводов.
• Линейная направляющая с системой смазки. Постоянное использование жидкости способствует снижению трения и увеличивает срок службы деталей.
• Минимальные трудовые затраты. Один квалифицированный специалист может контролировать работу сразу нескольких станков с ЧПУ.

Это современное оборудование обладает высокой производительностью. На одну шпильку может уходить от 3 до 120 секунд. Реальная цифра зависит от того, какой тип резьбы необходим и от размера заготовки.

Основным минусом таких механизмов является высокий расход металла. В этом оборудование с ЧПУ сопоставимо со старыми добрыми токарными станками.

Использование обычного токарного станка

Данная методика выпуска шпилек резьбовых из нержавеющей стали отличается низкой производительностью, что приводит к падению рентабельности. Чаще всего токарные станки применяют для изготовления стержней единоразово. К примеру, если потребовалась шпилька определенного размера для ремонта металлической конструкции. Производство состоит из нескольких этапов:

• Зажим заготовки в шпинделе станка при помощи кулачков.
• Снятие нескольких слоев металла проходным резцом для достижения нужного диаметра резьбовых шпилек.

Читайте также

«Какие бывают болты и где они применяются»

Подробнее

• Непосредственное создание резьбы. Рекомендуется выполнять за несколько циклов. К примеру, если требуется резьба 2,75 миллиметра, следует выполнить 4 подхода. На первых двух нарезается 1 миллиметр, затем 0,5 миллиметра, а на этапе чистовой обработки общий диаметр доводится до необходимого.
• Проверка качества. Выполняется на завершающем этапе с помощью обычной гайки. Она должна легко накручиваться руками, без применения инструментов. Если гайка застрянет, следует повторить цикл нарезки с диаметром 0,05 миллиметра. Как только крепеж будет накручиваться легко, можно смело укоротить его до нужной длины.

[sgInset53]

Холодная штамповка

Данная методика при производстве металлических изделий считается передовой. После завершения технологического цикла металлическая резьбовая шпилька готова к применению. Не нужно проводить дополнительную термическую обработку. Мы получаем готовое изделие, что позволяет довести производство до полного автоматизма.

Создание прочных резьбовых шпилек методом холодной штамповки представляет собой процесс пластической деформации металла. По завершении мы получаем готовое изделие, отвечающее заданным требованиям. Для производства используются штампы. Данный процесс отличается:

• Снижением пластичности материала. Шпилька становится более хрупкой. Для повышения прочности на промежуточном этапе проводят рекристаллизационный отжиг.
• Повышением прочностных качеств шпильки.

В результате получаются изделия хорошего качества, точно отвечающие заданным параметрам. Метод холодной штамповки обладает высокой производительностью. Использование современного оборудования позволяет выпускать до 200 шпилек за 1 минуту. Станок может производить стержни длиной от 30 до 400 миллиметров.

Сферы применения резьбовых шпилек

Они используются в качестве соединителя двух разных материалов. Хорошо показывают себя в ситуациях, где имеются повышенные нагрузки. Впрочем, прочность шпильки зависит от материала, из которого она изготовлена.

К примеру, шпильки из нержавейки активно используются для соединения деревянных, металлических деталей в строительстве. В электротехнических работах чаще применяют медные, поскольку они имеют высокую теплопроводность.

Шпильки резьбовые оцинкованные используются при проведении сантехнических работ. Они часто применяются при монтаже систем отопления, вентиляционных каналов, промышленных и бытовых кондиционеров, отопителей, электронагревателей и другого подобного оборудования. Резьбовые стержни активно используются мастерами, занимающимися установкой натяжных потолков. Латунные шпильки с резьбой имеют полую конструкцию. Они часто применяются при монтаже электрических проводов.

Металлические и полиамидные резьбовые шпильки широко распространены в различных сферах. В таблице представлены основные варианты их использования:

Таблица. Сферы применения шпилек в зависимости от материала

Для изготовления резьбовых стержней могут использоваться разные материалы. Шпильки из титана отличаются легкостью, высокой прочностью и способностью противостоять коррозии. Алюминиевые стержни легче обрабатывать. Они подходят для решения любых задач, характеризуясь универсальностью.

В последнее время широкую популярность приобрели резьбовые шпильки из пластика. Чаще всего их производят из нейлона (полиамида). Легкость и устойчивость к вибрации позволили им заменить металлические стержни в различных конструкциях. Они не проводят ток и легко режутся до нужной длины на этапе монтажа. Широкое распространение нейлоновые резьбовые шпильки получили при производстве автомобилей.

Маркировка резьбовых шпилек

Для облегчения их идентификации придумали специальную цветовую маркировку, по которой можно узнать характеристики изделия, оказавшегося в ваших руках.

Она утверждена международной организацией ISO, отвечающей за стандартизацию. То есть такая цветовая идентификация применяется всеми мировыми производителями.

Так, если на стержне имеется белая или черная отметка, это – высокопрочная резьбовая шпилька. Изделия, изготовленные из нержавеющей стали А4Ю (она же 316L), обозначаются красным цветом. Такие шпильки имеют 2 класс прочности.

Произведенные из нержавеющей стали А2 (она же 304), стержни помечаются зеленым цветом. Их класс прочности – 3.

Таблица. Резьбовые шпильки с цветовой идентификацией

Основные типы резьбовых шпилек

Они бывают разных видов. Резьбовые шпильки отличаются ключевыми параметрами, которые влияют на сферы их применения и возможность решения различных задач. Выделяются:

Резьбовой двухсторонний стержень

Отличительной особенностью такой шпильки является наличие резьбы на двух концах. При этом средняя часть будет иметь гладкую поверхность. Как правило, такие шпильки помещаются в отверстие без резьбы, а затем зажимается гайками по обоим концам. Соединение получается прочным и стабильным. Подобные шпильки активно применяются при установке дверей и сборках корпусных конструкций.

Шпилька с полной резьбой

Такие стержни отличаются наличием резьбы по всей длине. Подобная шпилька позволяет равномерно распределять нагрузку.

Читайте также

«Какие бывают гайки: характеристики и классификация»

Подробнее

Она подходит для решения задач любых типов и является универсальной. С ее помощью можно закрепить какие-то конструкции на потолке или стенах. Активно применяются в строительной сфере и при производстве машинного оборудования.

Шпилька с внутренней резьбой

Наличие внутренней резьбы позволяет вкрутить в стержень какой-то другой элемент. Крепление получается надежным, но при этом его легко разобрать. Основная сфера применения – механическая сборка и создание прочных соединений.

Полая резьбовая шпилька

Ее отличительной особенностью является наличие внутреннего отверстия, позволяющего пропустить через него провод или кабель освещения. Сфера применения – электрические установки и монтаж осветительных приборов. Отлично подходит для скрытой проводки.

Стержень с винтовым концом

Шпилька резьбовая усиленная может иметь винтовой конец.

Для обеспечения повышенной фиксации скошенную вершину винтового стержня следует обработать составом для смазки, прежде чем помещать его в отверстие. Такие шпильки нашли широкое применение в производстве промышленного оборудования и автомобилей.

Параметры резьбовых шпилек

Выбирая изделие, помимо класса их прочности необходимо обратить внимание на следующие ключевые параметры:

• Угол резьбового профиля. Обе стороны должны иметь одинаковый наклон. Измеряется между боковыми сторонами витков резьбы. Как правило, унифицированная шпилька будет иметь угол профиля в 60 градусов.
• Внутренний диаметр. Определяется по основанию впадин резьбы. Имеет минимальное значение.

Читайте также

«Типы фундаментных болтов и материалы изготовления»

Подробнее

• Наружный диаметр. Определяется по вершинам резьбы. Имеет максимальное значение.
• Средний диаметр. Определяется как разница между наружным и внутренним.
• Шаг нарезки. Определяется как расстояние между впадинами и вершинами профиля. Чтобы вычислить определить шаг нарезки, достаточно использовать специальный измеритель. Резьбу примеряют до тех пор, пока она не совпадет. После этого можно посмотреть на шагомер и понять, с каким шагом нарезки вы взяли шпильку.

При указании спецификации резьбовых шпилек сперва пишут номинальный диаметр, затем указывают шаг нарезки или TPI. В дюймовых крепежных элементах сразу пишут TPI. Шаг нарезки указывают в метрических шпильках. При нанесении маркировки TPI отделяют от основного диаметра знаком «–». Для разделения шага нарезки используется символ «х», который можно трактовать как предлог «на».

Вот несколько примеров:

Дюймовый стандарт: ¼" – 20 x 6'.

Метрический стандарт: M12 x 1,75 – 6g x 200 мм.

Резьбовые шпильки могут быть разной длины. В метрической системе встречаются стержни на 500, 100 или 3000 миллиметров. Что касается дюймов, то тут также возможны разные варианты длины: 10, 6, 3 и другие. Минимальными размерами характеризуются стрежни из нейлона.

Таблица. Размеры резьбовых стержней с дюймовой резьбой (США):

Таблица. Размеры резьбовых стержней с метрической резьбой (ISO):

Каждый производитель выпускает шпильки с различными параметрами. Соотношение длины и диаметра может быть различным и не подлежит стандартизации. В таблицах выше проиллюстрированы несколько возможных вариантов.

Часто задаваемые вопросы о резьбовых шпильках

Как ее укоротить?

Чтобы отрезать резьбовую приварную шпильку, необходимо соблюдать аккуратность. Велик риск повреждения резьбы, особенно при использовании ручной ножовки. Опытные мастера советуют применять болторезы.

Для начала найдите нужные инструменты. Потребуются:

• пара гаек;
• перманентный маркер;
• тиски или зажим, чтобы зафиксировать стержень;
• защитные очки;
• угловая шлифовальная машинка;
• круг отрезной для металла.

Далее необходимо выполнить следующие шаги:

• Накрутите на стержень две гайки в том месте, где вы планируете отрезать. Не забудьте про зазор в пару сантиметров.
• Гайки следует затягивать в противоположных направлениях, чтобы исключить движение во время резки.

Читайте также

«Что такое винт: виды и советы по вкручиванию»

Подробнее

• С помощью маркера отметьте точку, где будете укорачивать.
• Отрезать следует перпендикулярно стержню, чтобы добиться максимальной эффективности и чистоты.
• Для сглаживания краев можно использовать шлифовальную машинку или обычный напильник.
• Снимите гайки, очищая резьбу по всей длине шпильки.

Как установить резьбовую шпильку на потолок?

Резьбовой стержень протяните в отверстие для закрепления к потолку. Вам потребуются кронштейны для фиксации детали, которые можно зафиксировать при помощи гаек, закрученных вертикально на шпильке.

Для установки одного стержня может оказаться недостаточно. Придется соединить две шпильки в единую конструкцию. Для этого применяются специальные муфты, которые еще называют соединительными гайками. Внешне они похожи на небольшие цилиндры. Резьба у них проходит внутри. Стержни закручиваются с разных концов, формируя единую штангу. Соединение будет прочное и надежное.

Можно ли использовать шпильки с резьбой под углом 30° и 45°?

Они получили широкое распространение среди маркетологов. Продавцы в магазинах обещают надежность соединения, а доступная цена привлекает все больше покупателей. К тому же, на многих форумах можно встретить высказывания о том, что шпильки с угловой резьбой надежны.

Резьбовые стержни, они же шпильки, представляют собой уникальный крепеж. Применяются в различных сферах, включая машиностроение, производство мебели, строительство и другие. Они могут выдерживать большие нагрузки. А возможность изготовления их из разных материалов превращает изделия в универсальный крепеж. Там, где не справится обычный болт, поможет шпилька.