Обзор крепежных изделий: виды, особенности, назначение

 Крепежные изделия – это значимые элементы для строительной и ремонтной сферы. С их помощью можно скрепить не только небольшие детали, но и укрепить габаритные несущие конструкции. Меняется только тип крепежа, подходящий по предельно допустимым нагрузкам. Также все крепежи должны производиться по стандартам ГОСТа и другим международным стандартам. Особенно, если речь идет о проектировании блоков с большими нагрузками. В данном обзоре мы рассмотрим, какие типы крепежей бывают, в чем их основная задача и в каких сферах они применяются.

Классификация крепежей

Существует общепринятая система классификации резьбовых элементов по следующим характеристикам:

• изделия для крепежей конструкций с большими нагрузками, прочные детали, которые чаще всего используются в промышленных целях;
• универсальные крепежи для ремонта и строительства;
• для одностороннего монтажа;
• резьба для монолитных герметичных оснований и другие.

Это условное разделение крепежей, поскольку существует еще множество разветвлений на подвиды. Существуют также крепежи, которые не относятся к вышеперечисленным категориям. Что касается конструктивных особенностей, крепежные изделия разделяют на разъемные и неразъемные. Первый тип отличается наличием нескольких элементов. Неразъемные – это гвозди и клепки.

Крепежные детали классифицируют и по назначению. Некоторые виды можно применять в условиях агрессивной среды, другие – при высоких нагрузках или статических вибрациях. При выборе метиза обязательно оцените его технические параметры для использования по назначению.

Гвозди: отличия и виды

Гвозди – это металлические крепежи, на одном конце которых есть заточенная часть, на другом – расплющенная. Чаще всего с их помощью крепят деревянные детали. Также есть определенная категория крепежей, используемая для соединения полимеров и композитов. Для их производства используются другие материалы.

Существуют десятки видов и гвоздей, различных по размерам. Несмотря на столь распространенное применение гвоздей, их используют для решения конкретных целей:

• универсальный гвоздь. Применяется для крепежа конструкций, которая будет обработана или покрыта защитным материалом. Их чаще всего применяют в строительной индустрии;
• отделочный гвоздь. Это крепежи, которые используют с целью сохранить эстетичный вид конструкции. Отделочные гвозди имеют небольшую головку, которую легко скрыть шпаклевкой. Не предназначены для крепления деталей с определенными нагрузками, больше подходят в эстетичных целях;
• кровельные. Они бывают короткой длиной и тонкой широкой головкой. Основное предназначение – удерживание черепицы. Такие гвозди способны надежно зафиксировать кровлю;
• финишные. Такие гвозди при забивании полностью погружаются в основание. Чаще всего применят для фиксации декоративных деталей.

Все строительные гвозди имеют головку, стержень и заостренный конец. Эти элементы меняются в связи с использованием метизов в разных сферах и условиях.

Головки гвоздей бывают разных форм. Они могут быть плоскими, чтобы обеспечивать сцепление с поверхностью и высокую удерживающую способность, текстурными для предотвращения соскальзывание и конической формы для зенковки гвоздя.

Хвостовики могут быть:

• гладкими – универсальный тип, подходящий практически для всех видов работ;
• окольцованными – для надежной фиксации в древесине мягкой и средней плотности;
• рельефными - с вертикальной резьбой для использования в кирпичной кладке и другие.

Гвозди обычно изготавливаются из стали, но также доступны крепежные элементы из алюминия, латуни, никеля, бронзы, меди и нержавеющей стали.

Алюминиевые гвозди устойчивы к ржавчине и часто используются для отделки сайдинга. Гвозди из нержавеющей стали не поддаются коррозии, не окрашивают дерево. Для дополнительной защиты производители также используют различные растворы.

Болты и винты: назначение крепежей, виды

Болты и винты – это крепежные детали высокой прочности. Болты предназначены для установки с помощью гайки. Отверстие для болта не имеет резьбы, поскольку болт проталкивается насквозь, фиксируется и затягивается гайкой с обратной стороны закрепляемого материала. Часть болта без резьбы увеличивает прочность, делая его более устойчивым к воздействиям внешних факторов (подвижность, вибрация) по сравнению с винтами. Болты затягиваются с помощью гаечного ключа.

Болты и винты используют в конструкциях, где важна безопасность. Если вам нужно сделать постоянный крепеж, который не придется снимать, потребуется срезной болт. Если речь идет о съемной фиксации, тогда потребуется наличие головки.

Винты и болты – одни из первых крепежных изделий, которые предшествовали появлению различных элементов. Единственный способ отличить винт от болта – определить деталь с гайкой и плоским дном. Это и будет болт. Основное отличие винтов и болтов связано со сферой и особенностями их применения. Винты и болты считаются крепежными элементами с внешней резьбой. Болты часто не могут проворачиваться, если они выступают частью конструкции. С другой стороны, винты могут фиксироваться в предварительно созданные отверстия.

Винты имеют наружную и внутреннюю резьбу. Различные типы винтов можно разделить на группы в зависимости от способа завинчивания винта, формы головки, технических особенностей.

Болты изготавливаются из таких материалов, как сталь, железо и другие металлы, а также из дерева и пластика. Во время установки болтам требуется гайка и уже существующее отверстие. Болты состоят из головки, хвостовика и фаски на конце. Головка служит платформой для инструментов, которые могут обеспечивать крутящий момент или выдерживать его. Хвостовик является самой длинной частью болта и содержит резьбу. Фаска предназначена для завинчивания болта в предварительно созданное отверстие или гайку.

Винты по назначению бывают следующих типов:

• по дереву: их конструктивная особенность – наличие крупной резьбы для лучшего сцепления с деревянной поверхностью;
• для листового металла: резьба по всей длине винта для сцепления с листовым материалом;
• саморезы: могут быть для листового металла, дерева или гипсокартона. Такие винты способны просверлить материал, поэтому предварительно не нужно делать отверстие в поверхности;
• стягивающий винт: один из самых прочных крепежных элементов. Применяется для тяжелых и прочных материалов;
• машинный винт. Используется для крепления и удержания материалов с предварительно просверленными отверстиями. Такой крепеж встречается в электрических соединениях, двигателях;
• установочный винт: не имеет головки. Может выполнять фиксирующую функцию без гайки.

Разновидности болтов:

• болт с квадратной головкой применяется для крепления металла к дереву. Такая форма головки обеспечивает надежную фиксацию деталей;
• с шестигранной головкой используется для обработки дерева или металла;
• болт с буртиком актуален для движущихся соединений, поскольку он позволяет перемещать связанные компоненты;
• J-образный болт - для крепления стен к бетонному фундаменту;
• U-образный болт используется в трубопроводах;
• стягивающий болт не предусматривает предварительного создания отверстий;
• фланцевый болт имеет шайбу на нижней стороне головки болта. Помогает распределить нагрузку на болт;
• анкерный болт используется в конструкциях для крепления материалов к бетону или каменной кладке;
• деревянный болт актуален для монтажа в больших деревянных досках и конструкциях. Обычно используется в морской и лесной промышленности.

Анкеры и дюбели: ключевые отличи, разновидности

Анкеры и дюбели имеют одинаковую конструкцию. Для их фиксации потребуется предварительно создать отверстие, в которое устанавливают гильзу. После этого забивают основную часть анкера. Получается, у анкера и дюбели состоят из двух частей: пластмассовой гильзы и крепежа в виде шурупа. Суть фиксации заключается в том, что конический элемент имеет такой же диаметр, как и крепеж. Когда же вы забиваете шуруп в гильзу, она расширяется. Соответственно, вытащить ее сложно, практически невозможно.

При выборе анкера важно учитывать некоторые особенности монтажа. Для установки некоторых анкеров могут потребоваться специальные инструменты. Многие из них не подходят для надземных применений. Рассмотрим основные виды анкеров:

• винтовой: этот тип анкера лучше всего использовать для крепления цементной плиты к дереву и стали;
• расширительный: используется для бетона, кирпичной кладки. Такие анкеры раскрываются после закрепления;
• распорный: надежно фиксируется за счет «ребристой» текстуры;
• резьбовой: рекомендуется для средних нагрузок, отличается простотой монтажа. Эти анкеры могут быть пластиковыми, нейлоновыми или оцинкованными. Одним из лучших преимуществ этого типа анкера является то, что его можно снять и повторно использовать в другом месте;
• с откидной головкой;
• крылатый анкер: используется для средних нагрузок и также требует создание отверстия. В два раза прочнее обыкновенных пластиковых дюбелей;
• пружинный: фиксируют оба конца пружин, что позволяет легко регулировать удлинение. В них используется стандартное резьбовое отверстие. Они также выдерживают практически любой климат, влажность или погодные условия.

Гайки и шайбы

Гайки доступны в различных формах, размерах, материалах и конфигурациях. Выбор гайки несколько ограничен типом используемого болта, особенно с точки зрения размера и резьбы. Существуют следующие типы гаек:

• стяжные: длинная цилиндрическая гайка, соединяющая две наружные резьбы;
• фланцевые: как и фланцевые болты, гайки имеют круглый фланец для распределения нагрузки;
• шестигранные: устанавливаются с помощью гаечного ключа;
• контргайки: доступны в различных формах и используются для закрепления других гаек и предотвращения их ослабления;
• с прорезями: разработаны и сконструированы таким образом, что они могут образовывать стопорный механизм с помощью шплинта или проволоки;
• квадратные: за счет квадратной головки увеличивается площадь поверхности соединения и трение, что снижает риск ее ослабления;
• другие типы: колпачковые, замковые, конические, стопорные.

Шайбы представляют собой детали в форме круга, которые обеспечивают улучшенный контроль над блокировкой и трением при использовании с другими крепежными деталями. Такие элементы могут иметь зубцы, углубления и другие конструктивные элементы для улучшенной фиксации. За счет этого удается достичь более равномерного распределения давления в процессе установки и использования.

Разновидностей шайб не так много, как болтов и гаек. Различают следующие конструктивные виды:

• плоские: имеют увеличенную площадь поверхности для лучшего распределения нагрузки. Доступны разные толщины для разной силы удержания.

• стопорные: бывают разных форм, предназначенных для предотвращения проскальзывания крепежных деталей при воздействии внешних факторов. Они обычно используются в соединениях с высоким уровнем вибрации.
• структурные: способны выдерживать высокие нагрузки конструкции.

Специфика заклепок

Заклепка – это крепежный элемент с плоским валом без резьбы, который вставляется через отверстие для соединения двух или более частей. За счет головок на двух концах заклепки удается предотвратить вытаскивание крепежа из отверстия. В зависимости от типа заклепки и ее способности выдерживать нагрузку меняется сфера ее применения. Головки предотвращают осевые перемещения деталей. По принципу работы заклепки ничем не отличается от гайки или болта. Единственное отличие заключается в том, что гайки можно легко открутить для разборки и повторной сборки, а заклепки ломаются перед снятием. Соответственно, они предназначены для неразъемных или полупостоянных соединений. Преимущества заклепок в том, что они способны противостоять вибрации и обеспечивать фиксацию соединений с помощью зажимов небольшой длины.

Заклепка имеет предварительно сформированную головку на одном конце. Ее еще называют цеховой головкой. После вставки формируется вторая головка – заводская, которая больше похожа на гайку и образовывает временную головку на другом конце болта.

Хвост – это конец стержня, образующий головку. Хвостовая часть расширяется, поэтому может удерживать заклепку. Две головки на концах установленной заклепки позволяют ей выдерживать растягивающие нагрузки. Это легко объяснить действующей силой на противоположных направлениях. Также заклепки выдерживают сдвигающие нагрузки за счет параллельной поверхности силы.

Есть два основных типа заклепок – цельные и глухие. Цельные или сплошные заклепки представляют собой надежные крепежные детали, которые можно применять в критических условиях. Именно поэтому их часто используют в строительстве и самолетостроении. В строительной отрасли сплошные заклепки в основном заменены болтами. Это связано с тем, что заклепки требуют больше времени для установки и демонтажа, что обеспечивает ограниченную зажимную нагрузку.

Глухие заклепки имеют оправу на штоке, проходящую через центральное отверстие. Протягивая оправку обратно через корпус заклепки, заводская головка может быть сформирована с противоположной стороны. Следовательно, их можно установить с одной стороны или в глухое отверстие. Для установки заклепок требуются специальные инструменты.

Где применяются разные виды крепежей

Крепежные детали применяются не только в ремонтной и строительной отраслях, но и других видах деятельности:

• сельское хозяйство. Крепежные элементы используются в полевых системах орошения и фильтрации, сушильных установках и сельскохозяйственном оборудовании;
• автомобильная сфера. Используются для сборки транспортных средств (легковые машины, грузовые, самолеты);
• строительство. Для производства опорных конструкций, применяемых для строительства;
• химическая сфера. Для использования в таких условиях крепежные детали изготавливаются из высококачественных, устойчивых к коррозии материалов, таких как нержавеющая сталь, инструментальные сплавы. Они находят применение в изготовлении такого оборудования, как теплообменники, резервуары и технологические системы;
• морская отрасль. Выпускают изделия с отличной коррозионной стойкостью, чтобы детали могли выдерживать длительные периоды воздействия соленой воды. Для морских креплений обычно используются такие материалы, как нержавеющая сталь и алюминий;
• военная. Крепежные детали военного назначения рассчитаны на устойчивость к экстремальным температурам, агрессивным соединениям и средам с высокими нагрузками. Обычно используется в теплообменниках, двигателях и устройствах технологического оборудования.

Вывод

На рынке можно найти сотни различных модификаций крепежей. Помимо основных универсальных моделей также производят детали на заказ в соответствии с вашей конструкцией. Даже если конструкция имеет нестандартную форму и особенный тип крепления, под нее можно подобрать подходящий крепеж.

Чтобы выбрать надежный крепеж, обеспечивающий долговечность соединения, обратите внимание на следующие критерии:

• особенности используемого материала;
• стойкость к химическому и механическому воздействию;
• плотность крепежа;
• вес, предельно допустимые нагрузки.

Если вы используете крепежи с предварительно подготовленным отверстием, проследите, чтобы оно было выполнено по всем правилам. Глубина отверстия должна соответствовать длине дюбеля.

Поскольку крепеж считается альтернативой сварки, он должен обеспечивать герметичное соединение. Промышленные крепежи изготавливают из таких материалов, как нержавеющая, углеродистая, легированная сталь.  Учитывая, что крепежные детали изготовлены из стали, они подвергаются коррозионному воздействию во время их обслуживания или в период эксплуатации, поэтому проектировщики должны учитывать это важный момент.

Нержавеющая сталь может подвергаться коррозийному воздействию из-за гальванической или точечной коррозии из-за суровых промышленных условий. Гальваническая коррозия происходит из-за соединения двух разных металлов в электролите. В этом случае благородный металл защищен, а более активный металл имеет тенденцию к коррозии.

Точечная коррозия возникает, когда поверхность металла имеет антикоррозионную пленку, но на его поверхности есть дефекты. Коррозия возникает в том случае, если металл вступает в контакт с окисленной средой. Встречаются и другие типы коррозии, если крепеж не защищен краской или другим специальным покрытием. Нужно учитывать эти моменты при выборе крепежей и их установке.