В строительной сфере применяется множество разнообразных видов крепёжных элементов. Особо востребованы резьбовые шпильки. Этот вид метизов обеспечивает высоконадёжную фиксацию двум деталям, не нуждающихся в наружном закреплении. Такие крепежи представлены несколькими модификациями, отличающиеся размерными параметрами и формой. Независимо от своего типа, данные изделия изготавливаются по строгим стандартам ГОСТ. Какие существуют виды шпилек с резьбой, для каких задач предназначены – читайте ниже.

Особенности конструкции и применения резьбовых шпилек

Под данной крепёжной деталью подразумевается металлический прутик различной толщины с резьбой, которая может располагаться по всей его поверхности или частично. У шпильки совершенно отсутствует оголовок на конце. Подходит для соединения модулей конструкции, а отсутствие оголовка позволяет вкручивать её в резьбу скрепляемого элемента либо продевать сквозь конструкцию, стягивая детали за счёт накручивания гайки с одного или обоих концов шпильки.

Резьбовой вид соединений регулярно используются в различных отраслях, в том числе машиностроительной, строительной.

Конструкция

Шпилька, как крепление, отличается индивидуальными особенностями:

• не имеет оголовка на конце;
• обязательное наличие резьбы;
• резьбовой элемент присутствует по всей поверхности модуля или на его части;
• бывает нескольких размеров, с различным диаметром резьбы.

Для каждой модели разработан собственный стандарт, хотя единый норматив отсутствует. Однако у каждого типа метиза имеется два ГОСТа, в которых изделия идентифицируются по параметру точности изготовления:

• класс А. Обладают самым высоким классом точности;
• класс Б. Допускаются несущественные погрешности.

Установленные шпильки почти всегда испытывают повышенную нагрузку. По этой причине у них не должно быть каких-либо серьёзных дефектов и нарушений. У качественных креплений размерные параметры строго соответствуют норме, а для их изготовления использовался хороший материал.

Размеры

Шпилька требуемого размера подбирается с учётом особенностей строящего объекта. Согласно регламенту Государственного стандарта диаметр детали варьируется в пределах 6-48 мм. В отношении длины строгих требований нет, поэтому она может быть любой желаемой длины.

Применение

Резьбовые шпильки используются не только в области строительства, но и в машиностроении при монтаже крупногабаритных станков. Перед установкой станочного агрегата на поверхность, на стадии заливки постамента устанавливаются особые фундаментные шпильки, отличающиеся специфической конструкцией.

Обычно в этой сфере применяются метизы с ввинчиваемым наконечником. Эта модель крепежа, только более крупного размера и диаметра, также востребована и в строительстве. Основная особенность данного изделия – способность одного наконечника самостоятельно вкручиваться в основание, а присоединяемый элемент притягивается гайкой.

Шпилька является незаменимой деталью при обустройстве трубопроводов, вентиляционных систем. В этих случаях предпочтение отдается метизу фланцевого типа. Конструктивно ничем не отличается от креплений с ввинчиваемым наконечником.

Виды резьбовых шпилек

Существует несколько видов резьбовых изделий, которые классифицируются по типу. По этой причине единый ГОСТ отсутствует, поскольку технические требования к разным элементам отличаются. Каждый вид шпильки лучше рассматривать подробнее, учитывая индивидуальность конструкции и другие нюансы.

Для большинства видов метиза применимо два стандарта:

• диаметры гладкой и резьбовой части одинаковы;
• диаметр гладкой части меньший, чем у резьбовой части.

Оптимальный вариант изделия подбирается исходя из особенностей сооружаемого объекта или определённых характеристик крепления.

Шпильки для деталей с гладкими отверстиями

Этот тип шпилек предназначен для соединения двух деталей с гладкими отверстиями. Данные метизы обладают конструктивными и размерными параметрами, установленные ГОСТом 22042-76:

• диаметр – в границах 2-48 мм;
• размер – в пределах 3-18 мм.

Конкретный размер шпильки напрямую зависит от диаметра. К примеру, при длине 100 мм и диаметре 18 мм длина резьбового наконечника равна 42 мм, а гладкая часть посередине составляет 16 мм.

Крепления с такими параметрами в крупном строительстве используются в единичных случаях, поскольку для строительных объектов существует норматив, разрешающий применение соединительных элементов конкретных габаритов.

Основная особенность шпилек для безрезьбовых отверстий – наличие на концах крепления одинаковых по длине резьбовых соединений. Если они не идентичны, значит, метиз относится к другому виду изделий.

Шпильки с ввинчиваемым концом

Модель с ввинчиваемым концом – крепёж, у которого по краям нанесена резьба. От соединений для гладких отверстий отличается тем, что резьбовая часть может быть разной по длине, шагу и диаметру. Этот вид изделий потребуется, если у одной из соединяющих деталей присутствует собственное резьбовое соединение, при этом она металлическая.

Согласно стандартам ГОСТа для скрепления элементов из разных металлов используются шпильки определённой конструкции:

• лёгкий сплав (22038-36 – 22040-76). Допускается применение метизов двух стандартов, один – для бронзовых, а второй для стальных деталей;
• серый и ковкий чугун (22034-76 – 22036-76). Шпильки для этих деталей имеют два стандарта, подходят для вкручивания в предметы из стали, бронзы. Различие в стандартах заключается в разной длине наконечников;
• Сталь, бронза, латунь (22032-76). Для изделий из указанных материалов рекомендуются метизы из титановых сплавов.

Каждый ГОСТ имеет индивидуальную расчётную таблицу, в которой отмечены минимальные и максимальные габариты резьбовой части шпильки, исходя из её диаметра и общей длины. Длина резьбовых наконечников может различаться, но её параметр всегда зависит от ввинчиваемой части.

Фланцевые шпильки

Фланцевые модели предназначены для монтажа газовых, турбинных, паровых трубопроводов, у которых эксплуатационные нормы в границах 0-650 градусов. Конструкция и размер фланцевых элементов регламентируется ГОСТом 9066-75.

Существует пять типов фланцевых креплений:

• с одинаковым диаметром резьбы и гладкой частью для деталей с гладкими отверстиями;
• диаметр резьбовых наконечников превышает диаметр гладкой части;
• имеется выступ четырёхгранной формы, а также осевое отверстие по всей длине изделия;
• наличие отверстия по всей длине, цилиндрического выступа;
• по всей длине крепежа и диаметрам резьбы расположено осевое отверстие, которое больше диаметра гладкой части.

Метизы 1-3 типа устанавливаются в холодном виде, а 4-5 типа в разогретом состоянии.

Основная особенность креплений фланцевой группы – подходят для соединения трубопроводов с повышенным температурным режимом, когда температура нагревается до 650 градусов. Стандартизация относится только к метизам, у фланцев отдельные требования к параметрам. По своей конструкции модели фланцевой группы аналогичны классическим шпилькам, но к технологии изготовления предъявляются более строгие требования.

Приварные шпильки

Модели приварной линейки используются, если имеется возможность соединения крепления с основанием посредством сварки. Другими словами, элемент, который будет фиксироваться, является металлическим. Устройство приварного крепежа регламентирует ГОСТом Р 55738-2013. Выделяется три типа метиза по способу приварки:

• сварка в газовой, ограниченной (защищённой) среде с применением особого кольца из керамики. Используются крепежи с наружной и внутренней резьбой, без неё или шпильки-опоры. Маркируются двумя латинскими литерами, где второй является буква «D»;
• дуговая приварка с разрывом цепи. Применяются соединения с наружной и внутренней резьбой или без неё. Имеют штамп в виде буквы «S»;
• контактная сварка (плавление наконечника). Подходят метизы из второй группы. Обозначаются литерой «Т».

Закладная шпилька

Фундаментный тип крепежа позволяет надёжно фиксировать элементы к основаниям из монолита и бетона. Этот метиз бывает прямой либо изогнутой конфигурации. Чаще всего укрепляется в монолитную массу на стадии её производства. За счёт своей нетипичной формы скрепляющий элемент плотно удерживается в затвердевшем монолите, при этом риск его схождения с посадочного места полностью исключается.

Параметры закладных деталей определены ГОСТом 24379.1-2012, в котором они обозначены как «фундаментные болты».

Анкерная шпилька

Анкерный метиз выделяется резьбой по всей поверхности и довольно крупным окончанием. Является автономным креплением, даёт возможность присоединить элемент к монолитной основе после её изготовления. Поскольку в бетонной текстуре невозможно сделать резьбу, используется анкер, у которого одной из первостепенных элементов является шпилька, на которую накручивается гайка. Крепление устанавливается в кожухе, который расширяется под давлением каплевидного кончика крепежа.

Материалы изготовления

Кроме особенностей конструкции и габаритов шпильки ГОСТ рекомендует марку стали для её изготовления. Типы стального сплава, из которых производятся резьбовые метизы разнообразных модификаций:

• 14Х17Н2;
• 20Х13;
• 20ХН3А;
• 25Х1МФ;
• 30ХМА;
• 12Х18Н10Т.

Указанные марки стали используются для производства креплений, которые вкручиваются в металлические основы из бронзы, чугуна, лёгких сплавов.

В отношении элементов из титана, стали, то для них рекомендуются метизы, которые изготавливаются из стального сплава марки 09Г2С. Для производства фланцевых крепежей используется сталь повышенного качества, например, 35; 09Г2С; 40Х.

Повышение уровня прочности резьбовых шпилек

В Государственном стандарте отсутствует конкретная информация по значению «высокопрочная шпилька», поэтому носит условный характер. С другой стороны, в ГОСТе чётко обозначены марки стальных сплавов с разделением по группе прочности.

Самыми прочными являются крепления класса 8 и выше. Для их производства используется стальной металл углеродистого, легированного, нержавеющего типа.

Высокопрочные метизы отличаются рядом технических характеристик:

• стабильная устойчивость к резким температурным колебаниям;
• нечувствительность к чрезмерно высоким и низким температурам;
• невосприимчивость к агрессивным химическим влияниям;
• высокая сопротивляемость к разрыву, излому;
• неизменная сохранность формы (не деформируются).

Надёжная прочность этих изделий объясняется маркой стали, из которой они изготавливаются.

Тип стали	Марка
Легированная	20х13; 35Х; 40Х; 45Х; 14Х17Н2; 35ХГСА.
Углеродистая	10; 20; 35.
Нержавейка	12Х18Н9Т; 12Х18Н10Т.

Кроме этого, крепёж поддаётся специальной обработке – дополнительно закаливается, что значительно повышает устойчивость изделия к разрыву и излому. Метиз подвергается воздействию высокой температуры с последующим моментальным охлаждением. С другой стороны, этот метод закалки имеет недостаток – возрастает хрупкость крепежа, что обусловлено потерей резерва допустимой деформации.

Защита и повышение уровня износостойкости резьбовых шпилек

Как правило, резьбовые крепежи используются в неблагоприятных условиях природы, поэтому изделия из недостаточно прочного металла больше других уязвимы перед коррозией. Для защиты от ржавчины шпильки оцинковываются. С этой целью применяется гальванический способ, при котором на поверхность обрабатываемого изделия наносится тонкий пласт цинка.

Попытка защитить поверхность метиза при помощи полимерной либо другой краски является неэффективной, поскольку при навинчивании на резьбу гайки краска непременно сотрётся. Метод гальваники является самым результативным и долговечным, поскольку выполняется электротоком. На металл оказывается воздействие электричеством, который позволяет атомам цинка проникать в структуру детали, поэтому покрытие получается довольно глубоким. Такие крепления обладают высокими антикоррозийными качествами, поэтому могут эксплуатироваться в довольно агрессивной среде.

Область применения

Трубопроводы

Фланцевое соединение элементов трубопровода, расположенных на улице или испытывающих влияние негативных природных явлений выполняется резьбовыми метизами. Эти крепления разработаны для объектов с повышенным температурным режимом.

ГОСТ перечисляет высокопрочные крепежи, не утрачивающие своих эксплуатационных характеристик в условиях, когда температура поднимается до 650 градусов. Для температурного режима не выше 300 градусов подойдут обычные крепления с защитным покрытием.

Уличные объекты

Резьбовые крепления довольно часто эксплуатируются в уличных условиях. К примеру, монтаж рекламных билбордов. Установка щита выполняется закладными соединениями, которые монтируются в основание бетона в момент его заливки.

После схватывания бетонного раствора к установленным метизам прикрепляется станина билборда. В процессе своей эксплуатации крепёжные устройства систематически испытывают негативное влияние уличной среды – дождь, снег, реагенты. Для усиления прочности и продления срока службы шпилек лучше устанавливать модели с антикоррозийной защитой. Стоимость таких деталей немного выше обычных. Однако затраты оправданы, поскольку служат дольше. Кроме этого отпадает необходимость их замены, при которой придётся полностью демонтировать бетонную конструкцию.

Химическая промышленность

В химической отрасли особые требования и правила к соединительным деталям, поскольку в стабильно агрессивных условиях обычные крепёжные элементы изнашиваются быстрее. По этой причине на предприятиях, активно работающих с химическими веществами, используются исключительно защищённые метизы с покрытием из цинка, хрома либо меди.

В строительных магазинах всегда в наличии разнообразные типы резьбовых шпилек. Для частного строительства подобрать метиз нужного размера несложно. Если возникает потребность в крепежах нестандартных параметров, сложной конструкции или со специальным покрытием, то они изготавливаются по индивидуальному заказу.