Виды головок и шлицев

Виды головок достаточно многообразны, их выбор определяется требованиями к внешнему виду монтируемой конструкции или конкретными условиями монтажа.

Давайте рассмотрим основные виды головок крепежных элементов:

1. Потайная - после установки она полностью утапливается в материале закрепляемого элемента и обеспечивает сохранение ровной поверхности.
2. Потайная двойная - усиленная разновидность потайной головки, выдерживающая большие нагрузки при монтаже в твердые материалы как методом вкручивания, так и ударным методом.
3. Потайная усеченная - разновидность потайной головки, позволяющая более эффективно прижимать закрепляемый элемент к материалу основания за счет увеличения длины резьбы крепежного элемента и образования на головке упорной нижней площадки, поверхность которой перпендикулярна действию нагрузки на вырыв.
4. Потайная типа «рожок» - разновидность потайной головки, обеспечивающая эффективное прижимание гипсокартона к материалу основания. Специальная выгнутая форма головки, напоминающая рожок, оптимально воспринимает нагрузку на вырыв, передаваемую на закрепленный лист гипсокартона.
5. Полукруглая головка - эффективно удерживает закрепляемый элемент благодаря широкой несущей поверхности. Используется там, где нет необходимости сохранять ровную поверхность закрепляемого элемента.
6. Полукруглая головка с пресс-шайбой - разновидность полукруглой головки с увеличенной несущей поверхностью и уменьшенной высотой головки. Благодаря расширенной несущей поверхности этот вид головки отлично подходит для закрепления листовых материалов.
7. Узкая цилиндрическая головка - имеет минимальную несущую поверхность, но при монтаже полностью утапливается в закрепляемом элементе. Используется в крепежных элементах, фиксирующихся как в материале основания, так и в закрепляемом элементе с помощью резьбы, которая и выполняет основную функцию закрепления.
8. Трапециевидная головка - имеет увеличенную несущую поверхность, на внутренней стороне имеются стопорные насечки.
9. Шестигранная головка - одна из самых старых форм головок крепежных элементов, стандартизированная под соответствующие размеры ключей. Сегодня для монтажа шестигранных головок с помощью электроинструмента используются специальные шестигранные насадки.

10. Шестигранная головка с пресс-шайбой - имеет те же функции, что и простая шестигранная, но имеет несколько большую несущую поверхность.

Как видим, многие виды головок являются модификациями одного из основных типов головок - потайной, полукруглой, шестигранной. Особенностью потайного типа головок является то, что их высота входит в номинальную длину крепежного элемента, тогда как высота всех других типов головок не включается в этот параметр.

Кроме несущей функции, головка выполняет функцию передачи усилия на стержень крепежного элемента при монтаже. Для этого либо используют специальный инструмент, соответствующий форме головки (например, гаечный ключ к квадратной или шестигранной головке), либо инструмент, входящий в углубление специальной формы на торце головки - шлиц. Шлиц появился на потайных видах головок, форма и внешняя боковая поверхность которых недоступна для передачи усилия при установке. Шлиц и форма инструмента, которым производится сборка конструкции, соосны и совпадают по форме, что обеспечивает эффективную передачу момента вращения и давления на головку и стержень крепежного элемента. Самая простая форма шлица - прямая сквозная прорезь на головке крепежного элемента. По-немецки шлиц (Schlitz) означает «щель, прорезь», и именно это слово было позаимствовано в русский язык для обозначения любых углублений на головке крепежного элемента, выполняющих функцию передачи момента вращения на стержень крепежного элемента при монтаже или демонтаже.

Сегодня шлицы используются не только на потайных видах головок, так как это приводит к экономии металла при производстве крепежа и соответствующего инструмента под определенный шлиц (он значительно компактнее, чем инструмент для передачи вращательного усилия непосредственно на внешнюю поверхность крепежного изделия). Формы шлицев стандартизированы в соответствии с типами приводов. Понятие привода относится как к шлицу крепежного элемента, так и к форме его головки, а также к рабочему наконечнику инструмента, с помощью которого устанавливается крепеж. В российском ГОСТ 27017 «Изделия крепежные. Термины и определения» перечислено 16 видов приводов, а в мировой практике используется более 40 разновидностей приводов.

Очень долго (с конца 15-го столетия) прямой шлиц оставался единственным конструкционным элементом для эффективной передачи момента вращения на потайные головки крепежных элементов. В 1936 г. американец Генри Филипс запатентовал крестообразный шлиц, и это изобретение стало революцией в технологии монтажа, открыв пространство для совершенствования методов монтажа резьбовых крепежных элементов. По сравнению с прямым, крестообразный шлиц значительно надежнее удерживал конец инструмента в головке крепежного элемента и свел к минимуму вероятность повреждения головки (т.н. «срыва» шлица) при демонтаже или повторном монтаже крепежного элемента. В СССР крестообразный шлиц попал в 1945 г. вместе с трофейным американским бомбардировщиком В-29 «Летающая крепость», который захватили китайцы на Дальнем Востоке и передали дружественной социалистической стране. Советские инженеры полностью скопировали стратегический бомбардировщик, спроектировав в 1953 г. отечественный Ту-4 и среди прочих деталей переняли крестообразный шлиц.

Сегодня в практике наиболее широко встречаются следующие виды шлицев:

1. Прямой;
2. Крестообразный типа Phillips (согласно стандартам DIN – крестообразный типа Н);
3. Крестообразный типа Pozidriv (согласно стандартам DIN – крестообразный типа Z);
4. Комбинированный типа Pozidriv + прямой;
5. Шестиконечная звезда типа Тогх;
6. Внутренний шестигранник;
7. Шестигранный.

Каждый вид привода имеет свои недостатки, которые устранялись в ходе развития инженерной мысли. Каждый новый вид привода оказывался лишенным тех или иных недостатков своих предшественников. Сегодня самым современным из массово использующихся видов шлицев является Тогх и его модификации. Продолжают появляться новые виды приводов, имеющие довольно узкую сферу применения, как, например, привод Mortorq - новейшая модификация крестообразного шлица от Phillips Screw Company, использующаяся в аэрокосмическом крепеже. Мы же будем говорить о шлицах, массово используемых в области строительства.

Для сравнения эффективности шлицев (приводов) учитываются следующие главные функциональные параметры:

1.Степень передачи крутящего момента вращения от рабочего инструмента накрепежный элемент;

2.Площадь контакта наконечника инструмента с головкой крепежного элемента.

Чем выше степень передачи крутящего момента на крепежный элемент без разрушения его головки, тем более эффективным является шлиц. По этому показателю абсолютным лидером из массовых видов шлицев является Тогх, звездообразная форма которого передает на крепежный элемент до 90% усилия, подаваемого на рабочий инструмент. Для сравнения, крестообразные шлицы передают только 50% подаваемого усилия, а шестигранный - чуть более 20%. Тот же принцип сравнения используется и по второму параметру - и здесь также уверенно лидирует шлиц Тогх и его модификации.

Естественно, самым неэффективным видом является самый старый из шлицев -прямой. В приведенной ниже таблице показана эволюция шлицев в виде перечня конструктивных и функциональных недостатков, устранявшихся при переходе от старых к современным видам шлицев:

Итак, максимальной эффективностью сегодня обладает шлиц типа Тогх. Перечень его функциональных преимуществ наиболее полон по сравнению с остальными видами приводов крепежных элементов:

Оценив все вышеперечисленные факторы, мы можем дать комплексную оценку эффективности приводов и шлицев по 10-балльной системе:

1. Прямой шлиц -1 балл;
2. Крестообразные шлицы Phillips и Pozidriv -1,5-2 балла;
3. Шестигранный шлиц - 3 балла;
4. Звездообразный Тогх - 6 баллов;
5. Звездообразный внешний Тогх (т.е. головка в форме 6-конечной звезды со сглаженными лучами) -- 9 баллов (благодаря сочетанию высокого соотношения передаваемого вращательного усилия на крепежный элемент к моменту вращения, подаваемому на инструмент, и отсутствия холостого хода инструмента, так же как и опасности соскальзывания инструмента с головки крепежного изделия).

К сожалению, внешний привод Тогх пока что не нашел широкого применения в общей практике строителства из-за высоких затрат на соответствующее высадочное оборудование, необходимое для производства крепежа с таким приводом.

Также следует отметить, что с помощью комбинации любого типа шлица с прямым конечные пользователи крепежа получают возможность использовать для монтажа как дорогой современный, так и более дешевый инструмент старого образца.