Самосверлящие винты из нержавеющей стали и саморезы: техническое руководство по строительству и изготовлению металлов

Саморез из нержавеющей стали — это крепеж, который сочетает в себе острие сверла и резьбу на одном хвостовике, что позволяет сверлить, нарезать резьбу и затягивать за одну непрерывную операцию. В отличие от стандартного винта, для которого требуется предварительно просверленное направляющее отверстие, самосверлящий винт имеет режущий кончик, напоминающий небольшое сверло. При движении электроинструментом на соответствующей скорости острие сверла проникает в материал, образуя отверстие. Затем нити соединяются со сторонами отверстия, образуя надежное соединение. Винт изготовлен из нержавеющей стали, которая обеспечивает превосходную коррозионную стойкость по сравнению с альтернативами из углеродистой стали или оцинкованной стали. Производственный процесс включает в себя холодную высадку для формирования головки и хвостовика, накатку резьбы для создания резьбы и специальную операцию наведения для шлифования геометрии вершины сверла. Острие сверла должно быть закалено, чтобы резать металл. Для самосверлящих винтов из нержавеющей стали кончик сверла обычно подвергается индукционной закалке для достижения необходимой твердости (от 45 до 55 HRC), в то время как остальная часть винта остается немного мягче, чтобы сохранить пластичность и избежать хрупкого разрушения под действием крутящего момента. Для получения подробных технических характеристик специалисты по снабжению могут обратиться к саморезы из нержавеющей стали страницы продукта для паспортов материалов и протоколов испытаний.

Различие между самосверлящими и саморезами часто понимают неправильно, однако оно имеет решающее значение для правильного выбора крепежа. Саморез имеет заостренный кончик, но не имеет режущих канавок. Для этого требуется предварительно просверленное пилотное отверстие. Затем винт нарезает или образует резьбу по бокам этого отверстия по мере его завинчивания. Саморезы подходят для тонких или мягких материалов, предварительное сверление которых не требует слишком много времени. Самосверлящий винт имеет наконечник с режущими канавками, похожий на спиральное сверло. Он не требует предварительного просверливания отверстия. Острие сверла проникает в материал, затем резьба входит в зацепление. Самосверлящие винты устанавливаются быстрее, поскольку они исключают отдельный этап сверления. Однако они имеют более высокую стоимость материала. В случаях, когда требуется несколько крепежных элементов (например, металлическая кровля с сотнями шурупов на крышу), экономия труда при использовании саморезов часто перевешивает более высокую стоимость материала. Для толстых материалов (более 6 мм) даже для саморезов может потребоваться пилотное отверстие, поскольку точка сверления имеет ограниченную длину. В таблице ниже приведены ключевые различия.

Самосверлящие винты из нержавеющей стали классифицируются по размеру вершины сверла, который определяет максимальную толщину металла, которую может проникнуть винт. Наиболее распространенные размеры пунктов — №2, №3, №4 и №5. Точка №2 — самая маленькая и наиболее распространенная для изделий из легких металлов. Он может сверлить металл толщиной от 0,75 мм до 1,5 мм, в зависимости от твердости материала. Саморезы точки №2 широко используются для крепления металлических кровельных листов к стальным прогонам толщиной до 1,2 мм. Точка №3 имеет более длинное сверло и может проникать в металл толщиной до 2,0 мм. Он используется для более тяжелых стальных конструкций и промышленного применения. Точка №4 способна просверливать металл толщиной до 3,0 мм и предназначена для соединений конструкций и изготовления тяжелых металлов. Точка №5 — самый крупный из распространенных размеров, способная просверливать металл толщиной от 5,0 до 6,0 мм. Винты № 5 используются в тяжелых стальных конструкциях и монтаже оборудования. Помимо размера вершины, на производительность также влияет геометрия вершины сверла (длина канавки, угол канавки и угол вершины). Угол при вершине 135 градусов является стандартным для обычного сверления металлов. Некоторые специализированные винты имеют острие под углом 90 градусов для тонких материалов или под углом 140 градусов для более твердых материалов. В таблице ниже приведены характеристики точек сверления.

Самосверлящие винты из нержавеющей стали доступны в нескольких марках сплавов, каждый из которых предлагает различное сочетание твердости, коррозионной стойкости и стоимости. Нержавеющая сталь марки 410 является мартенситной, что означает, что ее можно подвергать термической обработке до высокой твердости (от 35 до 45 HRC для корпуса, от 45 до 55 HRC для вершины сверла). Эта твердость необходима для того, чтобы острие сверла могло прорезать металл. Марка 410 обеспечивает умеренную коррозионную стойкость, подходит для внутреннего применения и наружного применения вне морских судов. Это наиболее распространенный сорт для саморезов из-за его способности к закалке. Нержавеющая сталь марки 304 является аустенитной и не подлежит закалке термической обработкой. Это зависит от трудовой закалки. Марка 304 обеспечивает превосходную коррозионную стойкость по сравнению с 410 и подходит для наружного применения, оборудования пищевой промышленности и общего использования на открытом воздухе. Тем не менее, винты 304 для самосверлящих операций должны иметь наконечники, подвергнутые холодной обработке для достижения твердости, которая менее стабильна, чем термообработанная 410. Нержавеющая сталь марки 316 содержит молибден, который обеспечивает отличную устойчивость к хлоридам (соленая вода, прибрежная среда, антиобледенительные соли). Марка 316 предназначена для морского применения, берегового строительства и химических заводов. Он имеет самую высокую коррозионную стойкость, но и самую высокую стоимость. Для применений, требующих как высокой твердости, так и высокой коррозионной стойкости, некоторые производители производят винты с корпусом из нержавеющей стали 410 и острием сверла (для твердости) и покрытием 304 или 316 или биметаллической конструкцией.

Самосверлящие винты из нержавеющей стали доступны с различными типами головок и типами привода, каждый из которых подходит для различных применений. Винты с шестигранной головкой и шайбой наиболее распространены для металлической кровли и облицовки. Шестигранная головка позволяет применять высокий крутящий момент без снятия изоляции. Прикрепленная шайба (склеенная из EPDM или нержавеющей стали) обеспечивает защиту от атмосферных воздействий. В случае металлической кровли шайба из EPDM прижимается к кровельному листу, предотвращая попадание воды вокруг отверстия для винта. Винты с полукруглой головкой имеют низкопрофильную куполообразную головку и используются для крепления листового металла, воздуховодов HVAC и сборки приборов, где требуется заподлицо или низкопрофильная отделка. Винты с плоской головкой (потайной головкой) предназначены для установки заподлицо с поверхностью материала. Они используются там, где головка винта не должна выступать, например, на готовых поверхностях или там, где поверх крепежа будет установлен другой компонент. Для винтов с плоской головкой требуется отверстие с потайной головкой или материал, достаточно мягкий, чтобы вставить головку. Типы приводов включают шестигранник (для шестигранной шайбы с приводом от торцевой головки или гаечной отвертки), крестообразный шлиец (крестовая выемка) и Torx (звездчатый привод). Приводы Torx обеспечивают наилучшую передачу крутящего момента и минимизируют эксцентриситет (выскальзывание бита из головки винта). Для самосверлящих винтов с механическим приводом предпочтительными являются Torx или шестигранные головки, поскольку они снижают утомляемость установщика и вероятность поломок привода.

Коррозионная стойкость является основным преимуществом саморезов из нержавеющей стали перед альтернативами из углеродистой стали (оцинкованной, оцинкованной или с покрытием). Однако не все марки нержавеющей стали обеспечивают одинаковый уровень защиты. Шурупы класса 410 подходят для внутреннего применения: каркас гипсокартона, сборка мебели, внутреннее оборудование и любая среда, не подвергающаяся воздействию влаги или химикатов. Класс 410 покажет поверхностную ржавчину на открытом воздухе или в условиях высокой влажности. Шурупы класса 304 подходят для наружного применения: металлическая кровля (кроме прибрежных зон), желоба и водосточные трубы, наружное оборудование, помещения пищевой промышленности с промывкой и общее использование на открытом воздухе, где воздействие соли минимально. Марка 304 хорошо противостоит атмосферной коррозии, но может образовывать трещины в средах, богатых хлоридами. Винты класса 316 требуются для прибрежного и морского применения: зданий в пределах 1 км от соленой воды, пристаней для яхт и доков, химических заводов, ограждений бассейнов и зон, подверженных воздействию противообледенительных солей. Марка 316 обеспечивает самую высокую коррозионную стойкость. Для металлической кровли в прибрежных районах настоятельно рекомендуется марка 316. Использование марки 304 или 410 в прибрежных районах приведет к преждевременной коррозии, выходу из строя крепежа и протечкам крыши. В таблице ниже приведена экологическая пригодность по классам.

Самосверлящие винты из нержавеющей стали используются во многих отраслях промышленности, их характеристики различаются в зависимости от применения. Для металлической кровли наиболее распространенной спецификацией является точка № 2 или № 3 из нержавеющей стали марки 304 или 316, шестигранная головка с шайбой с шайбой из EPDM. Длина винта должна быть достаточной, чтобы проникнуть в лист крыши и зацепиться как минимум за три полных витка резьбы за стальной прогон или основание. Типичный расчет: общая толщина материалов составляет 3 мм, минимальное зацепление резьбы. Для стального каркаса (легкая стальная конструкция) для крепления стальных шпилек и направляющих используются шурупы № 2 или № 3 с полукруглой или круглой головкой. Марки 410 обычно достаточно для внутреннего обрамления. Для воздуховодов систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха для соединения секций воздуховодов и крепления подвесов используются саморезы с острием № 2 и полукруглой головкой. Для внутренних воздуховодов допускается марка 304 или 410. Для промышленной сборки и монтажа оборудования используются винты № 4 или № 5 с шестигранной головкой для крепления компонентов к стальным основаниям или рамам оборудования. Типичная 304-я степень. В системах крепления солнечных панелей для крепления стоек к стальным прогонам крыши используются точечные винты № 3 или № 4 класса 304 или 316 (береговые). В таблице ниже указаны приложения с рекомендуемыми характеристиками винтов.

Для производителей, экспортирующих саморезы из нержавеющей стали, крайне важны документированные сертификаты качества и соответствия. Наиболее востребованные стандарты включают: ASTM F738 (спецификация для болтов, винтов и шпилек из нержавеющей стали), ASME B18.6.3 (для крепежных винтов и саморезов), IFI-113 (для требований к размерам и характеристикам саморезов), ISO 3506 (механические свойства коррозионностойких крепежных изделий из нержавеющей стали) и соответствие RoHS (для винтов, используемых в электронном оборудовании или на рынках ЕС). Для строительных работ в Европе может потребоваться маркировка CE в соответствии с Регламентом о строительной продукции (CPR), обычно основанная на ETA (Европейская техническая оценка) для конкретных типов винтов. Эксплуатационные испытания включают в себя: испытание на твердость (твердость в вершине сверла должна составлять 45–55 HRC, как правило, по ASTM E18), испытание на способность сверления (винт должен просверлить металл определенной толщины без точечных повреждений, согласно IFI-113), испытание на прочность при кручении (винт должен без сбоев выдерживать указанный крутящий момент) и испытание на коррозионную стойкость (солевой туман по ASTM B117 в течение установленного периода времени). Для проверки материала нержавеющей стали покупатели могут запросить протоколы заводских испытаний (MTR), подтверждающие состав сплава. Многие экспортные покупатели также требуют заводских аудитов, охватывающих системы управления качеством ISO 9001. Производители, имеющие действующие сертификаты и прозрачные записи о качестве, получают конкурентное преимущество в международных тендерных процессах.