A skrutka so šesťhrannou hlavou je najuniverzálnejšie používaný závitový spojovací prvok, ktorý je definovaný svojou šesťhrannou hlavou, stopkou s plným alebo čiastočným závitom a požiadavkou na samostatnú podložku na rozloženie upínacieho zaťaženia. A šesťhranná prírubová skrutka je priamou evolúciou rovnakého upevňovacieho prvku – zahŕňa širokú kruhovú prírubu integrovanú pod šesťhrannou hlavou, ktorá funguje ako vstavaná podložka, ktorá rozdeľuje zaťaženie na väčšiu oblasť ložiska bez potreby samostatného komponentu. Vyberte si štandardnú skrutku so šesťhrannou hlavou pre všeobecné konštrukčné, civilné a ťažké priemyselné aplikácie, kde sú podložky štandardnou praxou; vyberte skrutku so šesťhrannou prírubou tam, kde je prioritou rýchlosť montáže, znížený počet dielov alebo rozloženie zaťaženia tenkého/mäkkého substrátu – najmä v automobilových, HVAC a ľahkých výrobných zostavách.
Skrutka so šesťhrannou hlavou - niekedy nazývaná skrutka so šesťhrannou hlavou, keď má bližšiu rozmerovú toleranciu a podložku pod hlavou - je definovaná jej šesťhranným profilom hlavy, ktorý umožňuje zapojenie štandardných otvorených, krabicových, nástrčných a nastaviteľných kľúčov. Šesť plochých plôch hlavy a definovaný rozmer šírky naprieč (WAF) sú základom dimenzovania kľúčov vo všetkých metrických a britských štandardoch spojovacích prvkov.
Skrutky so šesťhrannou hlavou sú vyrábané podľa prísne kontrolovaných rozmerových štandardov, ktoré definujú výšku hlavy, šírku cez plochy, šírku cez rohy, dĺžku záberu závitu a tolerancie drieku. Primárne štandardy v globálnom používaní sú:
| Veľkosť závitu | Šírka medzi ploškami (mm) | Výška hlavy (mm) | Stúpanie závitu (mm) | Veľkosť kľúča |
|---|---|---|---|---|
| M6 | 10 | 4.0 | 1.0 | 10 mm |
| M8 | 13 | 5.3 | 1.25 | 13 mm |
| M10 | 17 | 6.4 | 1.5 | 17 mm |
| M12 | 19 | 7.5 | 1.75 | 19 mm |
| M16 | 24 | 10.0 | 2.0 | 24 mm |
| M20 | 30 | 12.5 | 2.5 | 30 mm |
| M24 | 36 | 15.0 | 3.0 | 36 mm |
Voľba medzi šesťhrannými skrutkami s čiastočným a úplným závitom je funkčne významná a nie je to len výrobná variácia. A skrutka s čiastočným závitom (ISO 4014 / DIN 931) má bezzávitovú driekovú časť medzi hlavou a závitovou časťou. Táto stopka bez závitu pôsobí ako presná hmoždinka v otvore pre skrutku, ktorá odoláva šmykovým silám cez rozhranie spoja bez toho, aby na tvar závitu pôsobila šmykovým namáhaním – čo je bod koncentrácie napätia. Normy pre konštrukčné skrutky, ako sú AISC a EN 1090, z tohto dôvodu špecificky vyžadujú, aby závity nezaberali rovinu šmyku v kritických spojoch. A skrutka s plným závitom (ISO 4017 / DIN 933) má závity prebiehajúce po celej dĺžke až po spodnú stranu hlavy. To maximalizuje dĺžku záberu závitu pre ťahové zaťaženie, ale znamená to, že závity môžu v niektorých geometriách spoja prechádzať cez rovinu šmyku, čo je prijateľné pre kritické spojenia bez šmyku.
The šesťhranná prírubová skrutka — štandardizované podľa ISO 15071 (metrické, nezúbkované) a DIN 6921 (so zúbkovaním) — pridáva na spodnú stranu štandardnej šesťhrannej hlavy kruhovú prírubu podobnú podložke. Príruba je kovaná alebo tvarovaná za studena ako integrálna súčasť hlavy skrutky, nie ako samostatný komponent. Táto jediná konštrukčná zmena vedie k podstatne odlišnému správaniu spojovacích prvkov v niekoľkých kľúčových oblastiach.
Príruba zvyšuje nosná oblasť pod hlavou skrutky — plocha povrchu, na ktorú je upínacia sila rozložená do spojovacieho materiálu. Pre šesťhrannú skrutku M10 bez podložky je dosadacia plocha pod hlavou približne 78 mm² . Šesťhranná prírubová skrutka M10 s priemerom príruby približne 21–22 mm to zvyšuje na približne 260–290 mm² — viac ako trojnásobok nosnej plochy. Toto je dôležité pri aplikáciách zahŕňajúcich:
Toto je najdôležitejší rozdiel v kategórii šesťhranných skrutiek:
| Veľkosť závitu | Hexadecimálny WAF (mm) | Priemer príruby (mm) | Hrúbka príruby (mm) | Výška hlavy (mm) |
|---|---|---|---|---|
| M6 | 10 | 14.2 | 1.1 | 5.7 |
| M8 | 13 | 17.9 | 1.4 | 7.6 |
| M10 | 15 alebo 16 | 21.8 | 1.8 | 9.6 |
| M12 | 18 | 26.0 | 2.0 | 11.4 |
| M14 | 21 | 29.9 | 2.3 | 13.2 |
| M16 | 24 | 34.5 | 2.6 | 15.6 |
Všimnite si, že šesťhranný WAF na prírubových skrutkách je často o jednu veľkosť menšie než na štandardnej šesťhrannej skrutke s rovnakým priemerom závitu (napr. skrutka s prírubou M10 používa 15 alebo 16 mm kľúč namiesto 17 mm požadovaných pre štandardnú skrutku ISO 4014 M10). Je to preto, že samotná príruba poskytuje rotačnú uchopovaciu plochu počas inštalácie a zmenšený šesťhranný WAF šetrí materiál a znižuje celkovú veľkosť obalu hlavy – výhoda v stiesnených montážnych priestoroch.
Pochopenie štrukturálnych a praktických rozdielov medzi týmito dvoma typmi skrutiek je nevyhnutné pre správny výber spojovacích prvkov. Nasledujúce porovnanie zahŕňa rozmery a funkčné faktory, ktoré sú najdôležitejšie pri rozhodovaní o inžinierstve a výrobe.
| Charakteristický | Skrutka so šesťhrannou hlavou | Šesťhranná prírubová skrutka |
|---|---|---|
| Oblasť ložiska hlavy (M10) | ~78 mm² (bez podložky) | ~260–290 mm² (integrovaná príruba) |
| Vyžaduje sa podložka | Zvyčajne áno (pre rozloženie zaťaženia) | Nie (príruba funguje ako podložka) |
| Odolnosť proti vibráciám | Stredná (vyžaduje poistnú podložku alebo Nordlock pre vysoké vibrácie) | Vysoká (zúbkovaná verzia poskytuje integrované zamykanie) |
| Rýchlosť montáže | Pomalšie (vyžaduje sa manipulácia s práčkou) | Rýchlejšie (jeden komponent) |
| Počet dielov na kĺb | 3 (matica podložky) alebo 2 (matica skrutky do závitového otvoru) | 2 (matica skrutky) alebo 1 (do otvoru so závitom) |
| Konzistencia krútiaceho momentu | Variabilné, ak podložka nie je konzistentná v tvrdosti/povrchu | Konzistentnejšia (integrálna príruba, definovaná kontaktná geometria) |
| Vhodnosť pre tenký plech | Chudobné bez podložky; dobré s veľkou práčkou | Dobré (príruba rozdeľuje zaťaženie na väčšiu plochu) |
| Konštrukčné / Stavebné využitie | Norma – vzťahuje sa na ňu EN 15048, ASTM F3125 | Netypické – na prírubové skrutky sa nevzťahujú normy pre konštrukčné skrutky |
| Primárne priemyselné odvetvia | Stavebníctvo, ropa a plyn, stroje, infraštruktúra | Automobilový priemysel, HVAC, spotrebiče, ľahká výroba |
| Cena za jednotku | Nižšie (jednoduchšia geometria) | O niečo vyššie (zložitejšie kovanie) |
Skrutky so šesťhrannou hlavou a skrutky so šesťhrannou prírubou sú dostupné v celom rade tried mechanických vlastností, ktoré definujú ich pevnosť v ťahu, medzu klzu a medzné zaťaženie. Výber nesprávnej triedy vlastností je bežnou inžinierskou chybou, ktorá vedie buď k predčasnému zlyhaniu spoja (nešpecifikované), alebo k zbytočným nákladom a hmotnosti (nadmerne špecifikované).
Metrické skrutky sú klasifikované podľa ISO 898-1, pričom trieda vlastností je označená na hlave skrutky ako dve čísla oddelené desatinnou čiarkou. Prvé číslo označuje 1/100 menovitej pevnosti v ťahu v MPa ; druhý označuje pomer klzu k pevnosti v ťahu vynásobený 10.
| Trieda majetku | Nominálna pevnosť v ťahu (MPa) | Medza klzu (MPa) | Typická aplikácia |
|---|---|---|---|
| 4.6 | 400 | 240 | Ľahké, nekritické spoje |
| 5.6 | 500 | 300 | Všeobecné inžinierstvo |
| 8.8 | 800 | 640 | Najbežnejšia konštrukčná a mechanická trieda |
| 10.9 | 1000 | 900 | Vysoko pevná konštrukčná, automobilová hnacia sústava |
| 12.9 | 1200 | 1080 | Kritické aplikácie s vysokým zaťažením, motoristický šport, letectvo |
triedy 8.8 je najpoužívanejší triedy vlastností pre skrutky so šesťhrannou hlavou a šesťhrannou prírubou v mechanických a ľahkých konštrukčných aplikáciách. Poskytuje dobre vyváženú kombináciu pevnosti, ťažnosti a nákladov – vyrába sa zo stredne uhlíkovej ocele s kalením a popúšťaním. Prírubové skrutky triedy 10.9 sú bežné v automobilových zostavách motorov a hnacieho ústrojenstva, kde sa vyžaduje vysoká upínacia sila v kompaktných geometriách spojov.
Šesťhranné skrutky palcovej série používajú skôr značky SAE – radiálne čiary na hlave skrutky – než čísla. Najbežnejšie triedy sú SAE Grade 2 (bez značiek, nízkouhlíková oceľ, 74 000 psi v ťahu), SAE Grade 5 (3 radiálne línie, 120 000 psi v ťahu – najbežnejšia konštrukčná trieda) a SAE Grade 8 (6 radiálnych línií, 150 000 psi v ťahu – vysoká pevnosť pre náročné aplikácie). Označenia ASTM (A307, A325, A490) sa používajú pre konštrukčné skrutky v budovách a mostných konštrukciách, pričom A325 (ekvivalent pevnosti približne 5. stupňa) je štandardná konštrukčná skrutka v severoamerickej oceľovej konštrukcii.
Skrutky so šesťhrannou hlavou a šesťhrannou prírubou sú dostupné v rade materiálov a povrchových úprav. Správna špecifikácia závisí od prevádzkového prostredia, požadovanej pevnosti, hmotnostných obmedzení a vystavenia korózii.
Prevažná väčšina šesťhranných skrutiek a prírubových skrutiek v priemyselnom použití je vyrobená z nízko, stredne alebo legovanej uhlíkovej ocele, tepelne spracovanej na požadovanú triedu vlastností. Skrutky z uhlíkovej ocele ponúkajú najlepšiu kombináciu pevnosti v ťahu, opracovateľnosti a nákladov. Ich primárnym obmedzením je náchylnosť na koróziu vo vlhkom, vonkajšom alebo chemickom prostredí – pri väčšine aplikácií sa rieši skôr povrchovou úpravou než zmenou materiálu.
Šesťhranné skrutky z nehrdzavejúcej ocele (najčastejšie A2-70 a A4-80 podľa ISO 3506) sú určené pre prostredia kritické voči korózii – námorné, potravinárske, chemické a vonkajšie architektonické aplikácie. A2 (nerez 304) pokrýva väčšinu všeobecných požiadaviek na odolnosť proti korózii. A4 (nerez 316) pridáva molybdén pre odolnosť proti napadnutiu chloridmi, vďaka čomu je vhodný pre námorné a pobrežné aplikácie. Kompromisom je nižšia pevnosť v ťahu v porovnaní s tepelne upravenou uhlíkovou oceľou rovnakej veľkosti — A2-70 má minimálnu pevnosť v ťahu 700 MPa v porovnaní s 800 MPa pre 8,8 uhlíkovú oceľ. Nerezové šesťhranné prírubové skrutky sú široko používané v potravinárskych zariadeniach, HVAC potrubiach a pri konštrukcii farmaceutických závodov.