Все о резьбовых шпильках

Резьбовые шпильки – один из наиболее популярных и востребованных видов крепежных изделий, широко применяемых в строительстве, промышленности, при проведении различных монтажных работ  и в быту.

Широкое распространение крепежного изделия послужило причиной большого количества названий данных крепежных изделий, эти изделия могут также называться:

• резьбовой стержень;
• строительная шпилька;
• шпилька резьбовая;
• прут резьбовой;
• резьбовая штанга;
• шпилька DIN 975;

Конструкция резьбовой шпильки:

Резьбовая шпилька – это металлический стержень длиной, как правило, 1 или 2 метра, с резьбой нанесенной по всей его длине.

Применение резьбовых шпилек:

• соединение элементов металлических контрукций;
• монтаж воздуховодов,трубопроводов, кабельных лотков на потолочных перекрытиях;
• крепление брусьев и других элементов деревянных конструкцій;
• монтаж деревянных лаг.

Как правило, резьбовая шпилька используется вместе с соединительными гайками DIN 6334 или шестигранными гайками DIN 934, а также с увеличенными шайбами DIN 9021. При монтаже шпильки в бетонное основание применяются латунные дюбели или забивные анкеры соответствующего диаметра. При необходимости, шпилька может быть нарезана на отрезки нужной длины.

Стандарты резьбовых шпилек

В обозначении резьбовых шпилек у различных продавцов встречаются 2 стандарта DIN 975 и DIN 976. Ранее, в статье, посвященной этим стандартам мы подробно рассмотрели этот вопрос. Если кратко, стандарт DIN976 выпущен как замена стандарта DIN975. Его основное отличие – расширенное количество типоразмеров резьбового стержня, охваченного стандартом. В отличие от традиционных размеров шпильки 1000 и 2000 мм, в него вошли еще свыше 30 размеров резьбовых шпилек длиной от 5 до 160 мм.

Класс прочности резьбовых шпилек

Резьбовые шпильки из углеродистой стали, как и болты имеют различный класс прочности. Большинство шпилек, представленных на рынке имеют следующие классы прочности: 4.8, 8.8 и 10.9.

Класс прочности  представляет собой цифровой код, состоящий из двух цифр, разделенных точкой.

Первая цифра класса прочности обозначает 1/100 номинальной величины предела прочности на разрыв, измеряемую в Мпа.

Например, для класса прочности 4.8, предел прочности равен = 4 х 100 = 400 Мпа.

Вторая цифра – отношение предела текучести к пределу прочности, умноженному на 10. Для примера, для шпильки класса прочности 4.8. предел текучести = 400 (предел прочности) * 8 /10 = 320 Мпа.

Значение предела текучести имеет важное практическое значение, поскольку это и есть максимальная рабочая нагрузка шпильки.

Данные по пределу прочности и пределу текучести для различных классов прочности шпилек:

Таким образом, шпилька одинакового диаметра, класса прочности 8.8 в 2 раза прочнее шпильки класса 4.8. а шпилька класса прочности 10.9 в 3 раза. К шпилькам класса прочности 8.8. и 10.9 применяются термин «высокопрочные шпильки».

 Цветовая маркировка резьбовых шпилек

Стандартом DIN 976-1:2002 предусмотрено нанесение цветной маркировки на один из концов резьбовых шпилек в зависимости от их класса прочности. Все варианты цветной маркировки рассмотрены в статье.

Маркировка наиболее популярных резьбовых шпилек:

Шпилька класса прочности 4.8

Шпилька класса прочности 4.8 - наиболее распространенная шпилька на рынке. Шпилька не имеет цветной маркировки на торце. Эти шпильки используются преимущественно в строительстве и монтажных работ. С помощью шпилек стягиваются балки в стропильных системах, и при возведении деревянных конструкций, монтируются системы кондиционирования, водопроводы, кабельные лотки и другие инженерные коммуникации. 

В большинстве случаев, применяются оцинкованные шпильки, что обеспечивает их коррозионную стойкость, а следовательно, и возможность наружного применения. В подавляющем большинстве случаев используется покрытие из белого цинка, но, на рынке можно приобрести и резьбовые шпильки в желтом цинке. Как правило, они используются в декоративных целях.

Шпилька класса прочности 8.8

Такие шпильки являются высокопрочными. Как указывалось выше показатели прочности таких шпилек вдвое выше по сравнению с обычными резьбовыми стержнями класса прочности 4.8. Шпильки класса прочности 8..8. имеют желтую маркировку на своем торце. Сфера применения таких шпилек близка к шпилькам 4.8., но, в силу, более высокой прочности они чаще используют для монтажа ответственных инженерных конструкций, таких как инженерные коммуникации значительного веса, водопроводных и канализационных труб большого диаметра. Шпильки класса прочности поставляются с цинковым покрытием белого цвета.

Шпильки класса прочности 10.9

Еще один вид высокопрочной шпильки, прочностные характеристики. которой втрое превышают характеристики резьбовой шпильки 4.8. и приблизительно на 50% выше по сравнению со шпилькой класса 8.8. Данная шпилька имеет белую маркировку на торце. В отличие от шпилек класса прочности 4.8 и 8.8. подавляющее большинство таких шпилек поставляется без цинкового покрытия, так как резьбовые стержни такого класса прочности не подвержены коррозии. Однако, на рынке представлены и высокопрочные шпильки класса 10.9 с цинковым покрытием, которое служит для улучшения внешнего вида шпильки. Шпильки класса прочности 10.9 используются в наиболее ответственных и тяжелонагруженных применениях, когда требуется обеспечить максимальную надежность крепления элементов, часто они используются в промышленности при монтаже различного оборудования.

Нержавеющая шпилька А2

Шпилька, изготовленная из нержавеющей стали А2-70. Прочность на разрыв таких шпилек близка к высокопрочным шпилькам класса 8.8. Основное преимущество таких шпилек - они практически не подвержены коррозии, даже при постоянном воздействии атмосферных осадков и влаги. Известно, что несмотря на наличие цинкового покрытия у резьбовых шпилек из углеродистой стали, особенно, в случае их порезки на куски, при постоянном воздействии влаги, шпилька начинает ржаветь. В силу этого, резьбовые шпильки из нержавеющей стали широко применяются при монтаже конструкций снаружи помещений, а также в помещениях с высоким уровнем влажности. Шпильки из нержавеющей стали А2 имеют маркировки зеленого цвета на своем торце.

Угол резьбы резьбовых шпилек

В последние годы, очень актуальным вопросом на нашем рынке стал угол резьбы у резьбовых шпилек. Как известно стандартная метрическая резьба подразумевает профиль резьбы с углом вершины в 60 градусов. Такая конструкция предполагает использование стержня достаточно большого диаметра, на который накатывается резьба. В процессе конкурентной борьбы, значительная часть азиатских производителей начала вносить изменения в геометрию накатного инструмента, когда за счет уменьшения угла профиля резьбы, при сохранении номинального диаметра шпильки, в качестве заготовки можно было использовать более тонкий, а следовательно, и более легкий пруток, что позволило ощутимо снизить стоимость готового изделия. Таким образом, уже лет 6 назад, вместо стандартного угла в 60 градусов, подавляющее количество резьбовой шпильки, поступающей на наш рынок имело угол резьбы в 52-54 градусов. Такое изменение геометрии, конечно, же приводило к некоторому, в пределах 10 процентов, снижению ее прочностных характеристик, однако не оказывало существенного влияния на ее эксплуатационные свойства. Однако, в последующие годы, тенденция к уменьшению угла резьбы резьбовых шпилек заметно ускорилась. Вначале большая часть производителей стала предлагать в качестве основного продукта резьбовые шпильки с углом резьбы в 48 градусов, затем появились предложения резьбовой шпильки с углом в 45, 42 и, наконец, около года назад, появилось предложение изделия с углом резьбы в 30 градусов. При этом, по информации от китайских производителей именно на такие, облегченные шпильки приходится большая часть заказов, размещаемых со стран бывшего союза, и, прежде всего - с России. В этих условиях, наша компания, как и другие крупные отечественные импортеры, приняли решение завозить 2 вида резьбовой шпильки - полновесную шпильку с углом резьбы в 60 градусов, соответствующую стандарту DIN976 и шпильку  с углом резьбы в 48 градусов. Испытания таких шпилек, показали, что разрушающие нагрузки для таких шпилек на 20-30% ниже по сравнению со стандартными шпильками такого же размера. Но, при этом, их вполне можно использовать в тех применениях, где на них не приходятся значительные нагрузки. К примеру, такие шпильки можно использовать при креплении деревянных балок, стропильных систем, других элементов деревянных конструкций, соединении малонагруженных элементов металлических конструкций. Шпилька с углом 30% имеет прочностные характеристики приблизительно в 2 раза ниже по сравнению, со шпилькой с углом резьбы 60 градусов. Более того, такой профиль резьбы даже не обеспечивает нормальное закручивание гайки на такую шпильку - она по-простому болтается на такой шпильке. По-сути, такая шпилька - не может считаться крепежным изделием. Наша компания категорически не рекомендует использовать такую шпильку для каких-либо применений, и такое изделие никогда не закупалось и не будет закупаться нашим предприятием, несмотря, на значительную экономию в цене. 

В лабораторных условиях угол резьбы проверяется специальным инструментом, однако есть и гораздо более простой способ проверки - для этого достаточно взвесить резьбовую шпильку. Очевидно, что чем меньше угол резьбы, тем легче будет шпилька.

Таблица весов стандартных и облегченных резьбовых шпилек