Rodzaje śrub i nakrętek – wymiary, oznaczenia i zastosowania

Śruby to uniwersalne złącza, które znajdują zastosowanie w rozmaitych konstrukcjach. Bywają zarówno bardzo duże, jak i bardzo małe, a odpowiedni dobór ich parametrów do konkretnego zastosowania jest kluczowy. Jakie są rozmiary i rodzaje śrub oraz zabezpieczających je nakrętek? Jak czytać umieszczane na nich oznaczenia? Sprawdź!

Rodzaje śrub – podział ze względu na budowę

Typowa śruba składa się z łba oraz trzpienia. Pod względem kształtu łba (który jest podstawowym czynnikiem różnicującym śruby) można wyróżnić:

• śruby z łbem sześciokątnym,
• śruby z łbem walcowym,
• śruby z łbem stożkowym,
• śruby z łbem stożkowym soczewkowym,
• śruby bez łba,
• korki gwintowane,
• pozostałe śruby z gwintem metrycznym – np. skrzydełkowe, hakowe, z łbem radełkowanym, z uchem, z łbem grzybkowym, z łbem zaokrąglonym itp.

Najpopularniejsze są śruby z łbem sześciokątnym, które są wytrzymałe i sprawdzają się w wielu typach konstrukcji. Natomiast jeśli chodzi o trzpień, najczęściej spotykanym podziałem jest podział na śruby z gwintem na całej długości trzpienia (gwint pełny – DIN 933) oraz śruby z gwintem na części długości trzpienia (gwint niepełny – DIN 931). Aby szybko rozpoznawać rodzaje śrub i ich parametry, stosuje się specjalne oznaczenia.

Oznaczenia śrub

Oznaczenia śrub umożliwiają łatwy wybór elementu przeznaczonego do konkretnego wykorzystania. Określają one wszystkie najważniejsze parametry śrub:

• kształt,
• rodzaj gwintu,
• klasę własności mechanicznych,
• rozmiary.

Oznaczenia te są zgodne z normami opracowanymi przez jedną z trzech instytucji. Najczęściej stosowane są oznaczenia DIN (DeutschesInstitut fur Normung – z niem. Niemiecki Instytut Normalizacyjny), ale mogą być też stosowane ich odpowiedniki zgodne z ISO (Międzynarodowa Organizacja Normalizacyjna – ang. International Organization for Standardization) lub PN (Polskimi Normami). Przykładowo śruba z łbem sześciokątnym z niepełnym gwintem może być wykonana według normy DIN 931, ISO 4014 lub PN 82101. Na pierwszy rzut oka te elementy są jednakowe, ale mogą się różnić drobnymi szczegółami, np. tolerancją wykonania.

Każde oznaczenie śruby składa się z kilku elementów. Może wyglądać na przykład tak: DIN 933 M10x20. Pierwszy człon (DIN 933) jest oznaczeniem normy, według której wykonano śrubę. Czytaj dalej, aby dowiedzieć się, co oznaczają kolejne człony oznaczenia.

Rodzaj gwintu śruby

Dalsza część typowego oznaczenia śruby oznacza rodzaj gwintu. Najczęściej jest to litera M oznaczająca gwint metryczny. Może to być jednak również MF, co oznacza gwint metryczny drobnozwojny, UNC (gwint calowy) lub UNF (gwint calowy drobnozwojny). Różnica pomiędzy gwintem metrycznym a gwintem calowym to przede wszystkim zarys gwintu, który wynosi odpowiednio 60˚ i 55˚.

Rozmiar i skok gwintu śruby

Następnie określony jest rozmiar śruby. Przykładowo oznaczenie M2x6 oznacza, że jest to śruba metryczna o średnicy 2 i długości 6 mm. W rozmiarze może być również uwzględniony skok gwintu śruby. Np. oznaczenie M12x1,5x30 oznacza śrubę o średnicy 12 mm, skoku gwintu 1,5 mm i długości 30 mm. Stosowane oznaczenia różnią się jednak w zależności od rodzaju gwintu.

• W gwincie metrycznym skok gwintu jest odległością pomiędzy jego wierzchołkami. W podanym powyżej przykładzie wierzchołki gwintu są od siebie oddalone o 1,5 mm. Wszystkie miary podane są w milimetrach.
• W gwincie calowym podana jest liczba wierzchołków mieszczących się na odcinku równym 1 cala. Zatem śruba opisana jako UNC 1/2”-13 ma 13 zwojów gwintu na 1 cal. Średnica i długość wyrażone są w calach (w podanym przykładzie średnica wynosi 1/2 cala).

Należy przy tym pamiętać, że długość jest mierzona do miejsca, w którym śruba licuje się z płaszczyzną po wkręceniu. Innymi słowy ten parametr śruby określa długość tego jej fragmentu, który „chowa się” w materiale podczas wkręcania. Dlatego w różnych rodzajach śrub długość mierzy się nieco inaczej.

Śruba z łbem stożkowym jest wkręcana w taki sposób, że łeb całkowicie zrównuje się z płaszczyzną (wyjątkiem jest śruba z łbem stożkowym soczewkowym), dlatego w oznaczeniu określa się jej całkowitą długość.

Łeb śruby sześciokątnej wystaje ponad płaszczyznę, w którą jest ona wkręcana, dlatego w tym przypadku długość jest mierzona od czubka do łba (bez niego).

Nieco inaczej mierzy się też długość śrub dwustronnych – bez długości jednego z gwintów oznaczanego jako b1. Sposób mierzenia długości różnych typów śrub wyjaśniają poniższe schematy.

Klasy wytrzymałości śrub

O wytrzymałości śruby informuje jej klasa własności mechanicznych. W przypadku stali austenitycznych (w tym stali nierdzewnej i kwasoodpornej) klasa własności przyjmuje następujące wartości:

• 50 – wytrzymałość na rozciąganie 500 MPa, umowna granica plastyczności 210 MPa,
• 70 – wytrzymałość na rozciąganie 700 MPa, umowna granica plastyczności 450 MPa,
• 80 – wytrzymałość na rozciąganie 800 MPa, umowna granica plastyczności 600 MPa,
• 100 – wytrzymałość na rozciąganie 1000 MPa, umowna granica plastyczności 750 MPa,
• 12H – twardość HV min. 125, max. 200,
• 21H – twardość HV min. 210.

W przypadku stali nierdzewnej i kwasoodpornej czasami stosuje się tylko oznaczenie materiału (np. A2 czy A4) bez wskazanej klasy własności. Wynika to z marginalnej fizycznej granicy plastyczności tych materiałów. Ich nominalne klasy wytrzymałości są zależne od rodzaju śruby. Jest to np. A2-70 (wytrzymałość na rozciąganie 700 MPa) dla śrub rozmiarów M6-M24 oraz A2-50 (wytrzymałość na rozciąganie 500 MPa) dla mniejszych i większych rozmiarów.

Klasa własności mechanicznych może być określana w postaci dwóch cyfr oddzielonych kropką (np. 3.6, 5.8, 10.9 itd.). Jest to oznaczenie stosowane dla stali węglowej. W uproszczeniu im wyższa liczba, tym większa twardość. Oznacza to zarówno wyższą klasę wytrzymałości śrub, jak i większą kruchość materiału.

Tolerancje wykonania śrub

Poszczególne rodzaje śrub mogą też być wykonywane z różną tolerancją (dokładnością wykonania gwintu). Istnieją trzy klasy tolerancji:

• zgrubna (C) – dotyczy śrub, które zostały obrobione w części z gwintem; mogą one być używane przy obciążeniach statycznych w mało ważnych połączeniach;
• średnio dokładna (B) – dotyczy śrub, których trzpienie są toczone bądź ciągnione; mogą one być obciążane statycznie lub dynamicznie, używa się ich jako połączenia zakładowe, doczołowe, sprężane i niesprężane;
• dokładna (A) – dotyczy śrub z pogrubionym trzpieniem, przeznaczonych do stosowania w połączeniach pasowanych.

Rodzaje nakrętek

Mówiąc o śrubach, powinno się wspomnieć również o nakrętkach, ponieważ zazwyczaj są to elementy używane razem, a ich prawidłowy dobór jest bardzo ważny. Podział na różne rodzaje nakrętek jest związany przede wszystkim z ich kształtem. Do najczęściej stosowanych typów nakrętek zalicza się te:

• sześciokątne,
• czworokątne,
• okrągłe,
• skrzydełkowe (motylkowe),
• radełkowane,
• ślepe,
• wieńcowe,
• złączne,
• kwadratowe,
• z uchem.

Najpopularniejsze są nakrętki sześciokątne.

Czytaj również: Wymiary, oznaczenia i normy nakrętek sześciokątnych

Są one również oznaczane według norm DIN, PN i ISO. Oznaczenie rozmiarów i wytrzymałości wygląda tak samo jak w przypadku śrub. Nakrętki mogą też występować w wielu podtypach – np. jako zwykłe, niskie, długie, wysokie, z kołnierzem stożkowym czy samozabezpieczające. Poszczególne rodzaje nakrętek do śrub dopasowuje się przede wszystkim według rozmiaru i typu gwintu, a także użytego materiału i klasy wytrzymałości, które powinny być tożsame z parametrami śruby.    

Dowiedz się więcej o śrubach, nakrętkach i innych złączach wykorzystywanych w przemyśle. Odwiedź naszą bazę wiedzy i przeczytaj inne przydatne artykuły!