Винт как крепёжное изделие¶

Винт — крепёжное изделие в виде стержня с наружной резьбой и головкой, предназначенное для соединения деталей путём ввинчивания в резьбовое отверстие или навинчивания на гайку. В отличие от болта, винт, как правило, работает в паре с резьбовым отверстием одной из соединяемых деталей, а не с гайкой, хотя существуют и исключения. Термин происходит от праславянского слова, родственного глаголу «вить», что отражает спиралевидную форму резьбы.

¶История

Прообразы винтов были известны ещё в Античности. Архимед (III век до н. э.) описал устройство, известное как архимедов винт, использовавшееся для подъёма воды, однако оно не применялось как крепёж. Первые винты с резьбой, используемые в прессах для оливкового масла и вина, появились в Древнем Риме. Металлические винты как крепёж стали распространяться в Европе в XV–XVI веках с развитием металлообработки. Массовое производство винтов началось в XIX веке после изобретения токарно-винторезных станков и специализированных винторезных головок. В 1908 году американский инженер Уильям Пейнтер запатентовал самонарезающий винт с прорезью, что стало важным этапом в развитии крепежа.

¶Конструкция и основные элементы

Винт состоит из стержня, резьбы и головки. Стержень — цилиндрическая часть, на которую наносится резьба. Резьба характеризуется профилем, шагом, наружным и внутренним диаметром. Головка винта обеспечивает захват инструментом и передачу крутящего момента. Формы головок разнообразны: цилиндрическая, полукруглая, потайная, полупотайная, шестигранная, грибовидная. Для передачи момента на головке выполняется шлиц — прорезь или углубление под отвёртку или биту. Классические виды шлицов — прямой (шлиц) и крестообразный (филлипс, позидрайв). Современные стандарты включают шестигранный внутренний шлиц (имбусовый ключ), Torx (звездообразный), квадратный и другие.

¶Классификация винтов

¶По назначению

• Крепёжные винты — для соединения деталей, работают в паре с резьбовым отверстием.
• Установочные винты — служат для фиксации деталей относительно друг друга (например, стопорение шкива на валу), обычно не имеют головки, а имеют шлиц на торце.
• Самонарезающие винты (шурупы) — образуют резьбу в материале детали при ввинчивании, применяются для металла, дерева, пластика, гипсокартона.
• Винты для дерева — имеют более широкий шаг резьбы и конический конец.
• Винты для металла — отличаются мелким шагом и высокой твёрдостью.

¶По материалу изготовления

Винты изготавливают из углеродистых и легированных сталей, нержавеющей стали, латуни, алюминия, титана. Для защиты от коррозии применяют покрытия: цинковое (белое или жёлтое), оксидное (чернение), хроматирование, никелирование. Выбор материала зависит от условий эксплуатации — влажности, температуры, агрессивных сред.

¶По типу резьбы

Метрическая резьба (обозначается буквой M и диаметром в миллиметрах, например M6) — основной стандарт в России и Европе. Дюймовая резьба (UNC, UNF) распространена в США и Великобритании. Для дерева и мягких материалов используется резьба с широким шагом.

¶Технология производства

Винты массового производства изготавливаются методом холодной высадки на многопозиционных автоматах. Проволока подаётся в станок, где последовательными ударами пуансонов формируется головка, затем накатывается резьба плашками. Накатка резьбы — пластическая деформация, повышающая прочность и чистоту поверхности. Для высокоточных винтов применяется токарная обработка и фрезерование. После формовки изделия проходят термическую обработку (закалку и отпуск) для придания твёрдости, затем наносится защитное покрытие.

¶Стандарты

В России и странах СНГ действуют ГОСТы на винты: ГОСТ 1491 (винты с цилиндрической головкой), ГОСТ 17473 (с полукруглой головкой), ГОСТ 17475 (с потайной головкой), ГОСТ 8878 (установочные винты). Международные стандарты ISO 4762 (винты с шестигранным углублением), ISO 7045 (крестообразные с полукруглой головкой). В США применяются стандарты ANSI/ASME B18.2.1 и B18.3. Классы прочности для стальных винтов обозначаются двумя числами через точку (например, 8.8, 10.9), первое число — предел прочности в сотнях МПа, второе — отношение предела текучести к прочности.

¶Применение

Винты являются одним из наиболее распространённых видов крепежа. Они используются в машиностроении — для сборки узлов и агрегатов, в приборостроении, электронике (миниатюрные винты для корпусов приборов), строительстве (крепление конструкций, кровельные саморезы), мебельном производстве (конфирматы, саморезы по дереву), авиационной и космической промышленности (титановые и специальные винты). Установочные винты применяются в станках, двигателях, механизмах для фиксации валов и втулок. Самонарезающие винты широко используются при монтаже гипсокартона, профнастила, сэндвич-панелей.

¶Преимущества и недостатки

К преимуществам винтовых соединений относятся разборность (возможность многократной сборки и разборки), надёжность, широкий диапазон размеров и материалов, стандартизация. Недостатки — концентрация напряжений в зоне резьбы, возможность срыва резьбы при перегрузке, ослабление соединения при вибрации (требуются пружинные шайбы или фиксаторы резьбы), необходимость предварительного сверления для твёрдых материалов.

¶Интересные факты

• Первые винты изготавливались вручную, каждый был уникален, что затрудняло ремонт.
• Крестообразный шлиц Phillips был разработан в 1930-х годах для увеличения крутящего момента при сборке автомобилей.
• Винты с невыпадающими шлицами Torx предотвращают соскальзывание инструмента и используются в аэрокосмической отрасли.
• Миниатюрные винты для часовых механизмов имеют диаметр менее 1 мм и изготавливаются с допусками в несколько микрометров.