Шпилька: размеры, виды, стандарты

О чем речь? Размеры шпильки— ключевой параметр, определяющий конструкцию и функциональность крепежного элемента. От диаметра и длины до типа резьбы — каждая характеристика влияет на сферу применения и надежность соединения.

Где используется? Шпильки востребованы в машиностроении, строительстве и промышленном производстве. Их применяют для сборки узлов, фиксации оборудования и других задач, где требуется прочное и разборное соединение.

Что собой представляет резьбовая шпилька

Шпильки резьбовые — это крепёж, который выглядит как металлический цилиндрический стержень с резьбой снаружи. Нарезка может быть на всей длине изделия или только на концах.

Шпильки стали использовать, когда в машиностроении возникла потребность соединять гладкие и ровные детали. Область их применения очень широка. Особенно они важны в машиностроении, строительстве и других промышленных сферах. Их применяют при установке вентиляции на потолке, размещении наружной рекламы, подвешивании воздуховодов, креплении брусьев и досок. 

С помощью шпильки можно надежно соединять как гладкие, так и резьбовые детали — например, части машин, перекрытия, каркасы, короба и т. п.

Как и другие крепёжные элементы, шпильки различаются по прочности и размерам. Также их делят на два типа в зависимости от способа установки:

• Первый — для соединения деталей с гладкими отверстиями насквозь. Пример — шпильки по ГОСТ 9066-75, которые используют во фланцевых соединениях при температуре от 0 до 650 градусов Цельсия.
• Второй — вкручивается в деталь, у которой уже есть резьбовое отверстие. Примеры — шпильки по ГОСТ 22040-76 (точность класса B) и ГОСТ 22041-76 (точность класса A).

Фото: fabrikasimf / Freepik

Кроме того, шпильку можно использовать вместе с другими крепёжными элементами:

• с гайкой, чтобы прижать и закрепить деталь;
• с металлической прокладкой;
• с контргайкой, которая ставится дополнительно к первой гайке;
• с разными муфтами;
• с шайбой, чтобы гайка не прокручивалась.

Особенности изготовления резьбовых шпилек разных размеров

Обычно резьбовые шпильки делают на автоматических станках, которые сами делают нарезку. Иногда их изготавливают вручную на токарных станках, используя специальные плашки.

Существует несколько их стандартов с разными размерами:

• Шпильки по DIN 975 производят с резьбой от М2 до М64. Она может быть как с крупным, так и с мелким шагом.
• Шпильки по стандарту DIN 976-1. Их тоже делают с крупным и мелким шагом резьбы. Но диаметр у них может быть больше — от М2 до М72.
• Для фланцевых соединений по ГОСТ 9066-75 их изготавливают с диаметром от М10 до М160 и с разным шагом резьбы.
• Шпильки для гладких отверстий (по ГОСТ 22042-76 и ГОСТ 22043-76). Они с диаметром резьбы от 2 до 48 мм, и на двух концах у них бывает как крупная, так и мелкая резьба.

Есть также шпильки с ввинчиваемым концом определённой длины: 1d, 1,25d, 1,6d, 2d и 2,5d (где "d" — это диаметр резьбы). Их изготавливают по стандартам от ГОСТ 22032-76 до ГОСТ 22041-76. Диаметр тоже от 2 до 48 мм.

У таких шпилек возможны следующие варианты резьбы:

• крупная на обоих концах — там, где вкручивается, и там, где закрепляется гайка;
• мелкая резьба на обоих концах;
• крупная на ввинчиваемом конце и мелкая — на гайке;
• мелкая резьба на ввинчиваемом конце и крупная — на гайке.

Шпильки по ГОСТ 22032-76 до ГОСТ 22043-76 производятся двух классов точности: А и В. Они бывают в двух исполнениях. У крепежа второго типа диаметр стержня примерно равен среднему диаметру резьбы.

Фото: reflex-ajans / Freepik

Шпильки для фланцев (по ГОСТ 9066-75) и те, которые используют в фундаментных болтах (по ГОСТ 24379.1-80), могут иметь разные типы и варианты исполнения.

Виды и размеры резьбовых шпилек

Они могут быть устроены по-разному, в зависимости от того, где и как их собираются использовать. Но чаще всего встречаются два основных типа по стандартам:

Для деталей с гладкими отверстиями

Эти шпильки производят по ГОСТ 22042. Их размеры зависят от диаметра резьбы. Все параметры указаны в специальной таблице. В верхней ее строке написан диаметр резьбы.

Диаметр изделий составляет от 6 до 48 мм, шаг резьбы — крупный или мелкий, длина — до 500 мм. Шпильки этой конструкции изготавливаются из углеродистой, легированной стали или бронзы. Применяются в строительстве, для бытовых нужд.

С ввинчиваемым концом

Эти шпильки соответствуют ГОСТ 22032, ГОСТ 22038 и ГОСТ 22034. У них резьба может быть по всей длине или только на одном конце. Отличаются они и по длине, и по диаметру.

По ГОСТ 22038 делают шпильки для лёгких сплавов. По ГОСТ 22034 — те, которые нужно вкручивать в бронзовые или стальные изделия. Самый популярный — ГОСТ 22032. По нему делают стальные шпильки для вкручивания в металл, латунь и титан.

Такие шпильки бывают с разным шагом резьбы (крупным и мелким), диаметр их — от 3 до 48 мм.

Фланцевые

Это особый тип шпилек, которые нужны для соединения труб и трубопроводов — газовых, паровых, турбинных. Они выдерживают температуру до 650 °С. Все их параметры указаны в ГОСТ 9066. Существует 5 видов таких шпилек:

• С одинаковым диаметром у резьбы и гладкой части.
• У которых резьбовая часть толще гладкой.
• С квадратным выступом и отверстием вдоль оси.
• С цилиндрическим выступом и сквозным отверстием.
• С отверстием по всей длине и резьбой толще гладкой части.

Фото: claudiodiv / Freepik

Приварные

Эти шпильки привариваются к стальным изделиям. Их производят по ГОСТ Р 55738. Существуют три варианта — для газовой, дуговой и контактной сварки.

Закладные (фундаментные болты)

Такие шпильки нужны, чтобы крепить конструкции к бетону или монолиту. У них особая изогнутая форма. Их закладывают прямо в раствор при заливке. Все параметры этих шпилек – в ГОСТ 24379.

Резьбовые (DIN 975)

У этих шпилек нарезка идет по всей длине. Их применяют, например, для крепления вентиляционных систем к потолку или воздуховодов.

Делают их из углеродистой или нержавеющей стали. Длина — 1 или 2 метра, диаметр — от М4 до М36.

Сферы применения и стандарты резьбовых шпилек

На территории России больше всего распространены шпильки европейских стандартов DIN 975 и DIN 976.

У таких шпилек резьба идет по всей длине, большой выбор диаметров — от М2 до М72, длина — от 70 до 3000 мм, а также много вариантов по прочности и видам стали.

Но в некоторых сферах строительства и промышленности используются специальные изделия. Это, например, шпильки с ввинчиваемым концом, для гладких отверстий, фланцевые и фундаментных болтов.

Перечень стандартов на шпильки и их применение:

Примечание. Здесь δ5 — это показатель, который показывает, насколько материал может удлиниться перед разрушением. Это важно при выборе шпильки под конкретный вариант.

Часто задаваемые вопросы о размерах шпильки

Как он обозначается в маркировке?

Размер шпильки в маркировке указывается через несколько характеристик, которые идут в определённой последовательности.

Например, в обозначении BМ40-8g 300.100.40Х.2.019 ГОСТ 9066-75 зашифрована вся информация о крепеже. Буква B – тип исполнения. Число 40 обозначает диаметр метрической резьбы — один из основных размеров шпильки. Далее класс точности – 8g. После него указана длина шпильки — здесь это 300 мм, и резьбовой части — 100 мм. Остальные элементы показывают марку материала, группу качества (2), вид покрытия (так, 01 – хроматный цинк с толщиной слоя 9 мкм). В конце – нормативный документ — ГОСТ 9066-75.

То есть размер шпильки в маркировке дается через диаметр резьбы, общую длину изделия и резьбовой части.

Из каких металлов и сплавов изготавливают резьбовые шпильки разных размеров?

Их делают из разных составов, в зависимости от того, где и как они будут использоваться. Чаще всего применяются углеродистая, легированная и нержавеющая сталь. Для шпилек с ввинчиваемым концом и тех, которые используются для соединения деталей с гладкими отверстиями, берут такие материалы, как 20Х13, 14Х17Н2 и 30ХМА.

Если изделия используются вместе с деталями из стали или титановых сплавов, для них подходит сталь 09Г2С. А для фланцевых соединений выбирают шпильки из стали 35, 40Х или тоже 09Г2С. Более точную информацию по материалу можно найти в ГОСТах. Тех, которые относятся к определённым видам шпилек.

Как выбрать резьбовой крепеж?

Вариант зависит от того, с какой нагрузкой шпилька будет работать.

Если нагрузка идет в сторону, как бы вдоль шпильки, то важна глубина, на которую она вкручена. Значим также шаг резьбы — расстояние между витками. Если нагрузка действует сбоку, под углом или поперек, тогда основную роль играют прочность материала и диаметр шпильки — чем толще и прочнее, тем лучше она справится. Длина резьбы в этом случае не так важна.

Также при выборе материала нужно учитывать, в каких условиях будет работать шпилька — например, влажность, температура или химические воздействия. И не стоит забывать: если соединяются разные металлы, может начаться электрохимическая коррозия, и такие изделия прослужат меньше.

Изображение в шапке статьи: EyeEm / Freepik