Шпильки

Шпильки DIN: Повний посібник для вибору

Що таке шпилька?

Шпилька – це кріпильний виріб циліндричної форми, що є стрижнем із різьбою на одному або обох кінцях, призначений для з'єднання деталей. На відміну від болтів і гвинтів, шпильки вгвинчуються різьбовим кінцем в одну зі з’єднуваних деталей, а інша деталь кріпиться гайкою на різьбовому кінці, що виступає. Шпильки забезпечують міцне та надійне роз’ємне з’єднання, що часто використовується в машинобудуванні, будівництві та інших галузях.

Основні переваги використання шпильок:

• Міцність з'єднання: Шпильки, особливо при правильному підборі матеріалу та класу міцності, забезпечують дуже міцне та надійне з'єднання.
• Рівномірний розподіл навантаження: Різьбове з'єднання шпилька-гайка сприяє більш рівномірному розподілу навантаження порівняно з гвинтовим з'єднанням безпосередньо в матеріал.
• Стійкість до вібрації: З'єднання на шпильках є більш стійким до вібраційних навантажень, особливо при використанні контргайок або пружинних шайб.
• Спрощення складання та розбирання: При складанні шпильки можуть бути попередньо встановлені в одну з деталей, що полегшує позиціонування та монтаж другої деталі. Розбирання також спрощується, оскільки гайку можна відкрутити, не обертаючи саму шпильку.
• Можливість з'єднання товстостінних деталей: Шпильки дозволяють з'єднувати деталі великої товщини, де використання довгих болтів може бути ускладнене або недоцільне.
• Точне позиціонування деталей: Шпильки можуть використовуватися як напрямні елементи для точного позиціонування деталей, що з’єднуються.

Стандарти DIN для шпильок:

DIN (Deutsches Institut für Normung – Німецький інститут стандартизації) встановлює ряд стандартів для різних типів шпильок, визначаючи їхні розміри, матеріали, допуски та технічні вимоги. Знання цих стандартів є критично важливим для вибору та продажу шпильок, забезпечуючи впевненість у якості та відповідності продукції.

Ось найбільш поширені та важливі стандарти DIN для шпильок:

• DIN 938 - Шпильки вгвинчувані, з вгвинчуваним кінцем довжиною 1d: Цей стандарт визначає шпильки з нерівними довжинами різьбових кінців. Вгвинчуваний кінець (який вгвинчується в деталь) має довжину, що приблизно дорівнює номінальному діаметру різьби ("1d"). Застосовуються там, де потрібне надійне вгвинчування в одну з деталей, а з іншого боку відбувається кріплення гайкою.
• DIN 939 - Шпильки вгвинчувані, з вгвинчуваним кінцем довжиною 1,25d: Аналогічні DIN 938, але з довшим вгвинчуваним кінцем, довжина якого становить приблизно 1,25 номінального діаметра різьби ("1,25d"). Довший вгвинчуваний кінець забезпечує ще надійніше та міцніше з'єднання, особливо в менш міцних матеріалах або при високих навантаженнях.
• DIN 975 - Шпилька різьбова: Цей стандарт описує різьбові штанги або повністю різьбові шпильки – довгі стрижні з різьбою по всій довжині. DIN 975 не визначає конкретних довжин шпильок, надаючи можливість нарізати шпильки потрібної довжини зі штанги. Вони універсальні та можуть бути нарізані на будь-яку необхідну довжину. Використовуються для створення кріпильних елементів нестандартної довжини, регульованих з'єднань, підвісних систем тощо.
• DIN 976-1 - Болти з двома кінцями різьби. Частина 1. Шпильки: Цей стандарт, хоча і називається "болти", фактично описує шпильки з двома різьбовими кінцями рівної або нерівної довжини. Частина 1 стандарту фокусується саме на шпильках, а не на болтах з головкою. Стандарт визначає широкий спектр розмірів та матеріалів.
• DIN 2510 - Шпильки для фланцевих з'єднань зі збільшеним діаметром стрижня: Спеціальний стандарт для шпильок, що використовуються у фланцевих з'єднаннях, особливо в трубопроводах та посудинах під тиском. Відмінна особливість – збільшений діаметр гладкої частини стрижня (між різьбами), що забезпечує підвищену міцність на зріз та надійніше ущільнення фланцевого з'єднання. DIN 2510 розроблений для умов високих температур і тисків.
• DIN EN 1597-1 - Вироби кріпильні - Шпильки з фланцевими гайками для гідротехнічних споруд. Частина 1: Загальні вимоги: Стандарт, розроблений для шпильок та гайок, що застосовуються в гідротехнічних спорудах, де важлива висока корозійна стійкість та надійність в умовах водного середовища.

Характеристики та типи шпильок (окрім стандартів DIN):

• Тип різьби:

  • Метрична різьба (Metric Thread): Найпоширеніший тип різьби за стандартами ISO 68-1 та ISO 262. Зазвичай з великим кроком, але для деяких застосувань доступна і дрібна метрична різьба.
  • Дюймова різьба (Imperial Thread): Включає в себе стандарти UNC (велика), UNF (дрібна), BSW (Whitworth Standard), BSF (British Standard Fine) та інші. Хоча стандарти DIN переважно орієнтовані на метричну систему, в деяких випадках дюймова різьба все ще може зустрічатися або бути затребуваною.

• Довжина різьбових кінців:

  • Нерівні довжини різьби (Unequal Thread Lengths): Як у DIN 938 та DIN 939, один кінець шпильки призначений для вгвинчування в деталь, і він коротший або довший (1d, 1.25d) за інший кінець, призначений для гайки.
  • Рівні довжини різьби (Equal Thread Lengths): Обидва кінці шпильки мають однакову довжину різьби, що забезпечує симетричність з'єднання. Може використовуватися, коли потрібна універсальність встановлення.
  • Повна різьба (Fully Threaded): Як у DIN 975, різьба нанесена по всій довжині шпильки.

• Форма кінців:

  • Закруглені кінці (Rounded Ends): Кінці шпильок можуть бути закруглені для полегшення монтажу та запобігання пошкодженню різьби при встановленні.
  • Плоскі кінці (Flat Ends): Звичайні плоскі торці, можуть бути скошені (chamfered) для зручності початку нагвинчування гайки.

• Форма стрижня:

  • Циліндричний стрижень (Cylindrical Shank): Найпоширеніша форма, стрижень має постійний діаметр по всій довжині (між різьбовими кінцями).
  • Стрижень з перехопленням (Waisted Shank): Діаметр гладкої частини стрижня може бути трохи меншим, ніж номінальний діаметр різьби. Це може бути зроблено для зменшення ваги або для спеціальних конструктивних рішень. (Наприклад, у DIN 2510 для фланцевих з'єднань стрижень навпаки – потовщений).

Розміри та габарити шпильок DIN:

• Діаметри різьби (Nominal Diameter - d): Діапазон діаметрів різьби для шпильок DIN дуже широкий, зазвичай від M2 до M100 і більше, залежно від стандарту та типу застосування. Найбільш поширені діаметри в машинобудуванні та будівництві: від M6 до M36.
• Довжина шпильки (Length - L): Довжина шпильки залежить від діаметра різьби та конкретного застосування. Для стандартів типу DIN 938, 939 довжина вказується загальна, від торця до торця. Для DIN 975, DIN 976-1 довжина може бути стандартною довжиною штанги (наприклад, 1 метр, 2 метри) або визначатися замовленням.
• Крок різьби (Pitch - P): Для метричної різьби використовується великий крок різьби (Coarse Thread) як стандарт, але для деяких застосувань може бути вказаний дрібний крок різьби (Fine Thread). Крок різьби стандартизований для кожного діаметра в стандартах ISO 261, ISO 262.
• Розміри різьбових кінців (Thread Lengths - b1, b2): Довжини різьбових кінців (вгвинчуваного та під гайку) визначаються стандартом (наприклад, 1d, 1.25d для DIN 938, 939) або можуть бути рівними для симетричних шпильок. Для DIN 975 та DIN 976-1 різьба може бути по всій довжині.
• Допуски (Tolerances): Стандарти DIN встановлюють суворі допуски на розміри шпильок, різьбу, форму та інші параметри, забезпечуючи взаємозамінність та надійність з'єднань. Класи точності різьби (наприклад, 6g, 6h) також визначаються стандартами ISO.

Матеріали для шпильок DIN:

Вибір матеріалу для шпильки є критично важливим і залежить від умов експлуатації, необхідної міцності, корозійної стійкості, температурного режиму та інших факторів.

• Сталь (Steel): Найпоширеніший матеріал завдяки своїй міцності та відносно невисокій вартості.

  • Вуглецева сталь (Carbon Steel): Використовується для більшості стандартних застосувань. Класи міцності (Property Classes) за ISO 898-1: 4.6, 5.8, 8.8, 10.9, 12.9 (чим вище число, тим вища міцність). Для захисту від корозії сталеві шпильки часто покриваються захисними покриттями.
  • Легована сталь (Alloy Steel): Використовується для високонавантажених з'єднань, що працюють при підвищених температурах або в агресивних середовищах, де потрібна підвищена міцність, жаростійкість або зносостійкість. Приклади легуючих елементів: хром, нікель, молібден, ванадій.

• Нержавіюча сталь (Stainless Steel): Для застосувань, що вимагають високої корозійної стійкості, гігієнічності або немагнітності.

  • Аустенітна нержавіюча сталь A2 (AISI 304): Хороша корозійна стійкість до більшості атмосферних впливів, харчових продуктів, слабких кислот та лугів. Широко використовується в харчовій, хімічній промисловості, будівництві.
  • Аустенітна нержавіюча сталь A4 (AISI 316): Покращена корозійна стійкість порівняно з A2, особливо до хлоридів (морська вода, хлорована вода, солі). Застосовується в суднобудуванні, морській техніці, хімічній промисловості, медицині.

• Латунь (Brass): Використовується рідше, забезпечує хорошу корозійну стійкість (особливо до води та вологи) та електропровідність. Також може застосовуватися в декоративних цілях через золотистий колір.

• Алюміній та алюмінієві сплави (Aluminum and Aluminum Alloys): Легкий матеріал з хорошою корозійною стійкістю. Застосовується в авіації, автомобілебудуванні, де важлива вага конструкції. Менш міцний, ніж сталь.

• Пластик та полімери (Plastic and Polymers): Для спеціальних застосувань, де потрібна електроізоляція, хімічна стійкість, віброгасіння, мала вага або відсутність металевих елементів. Міцність пластикових шпильок значно нижча, ніж металевих.

Покриття та обробка шпильок DIN (для сталевих та латунних):

Для поліпшення властивостей сталевих та латунних шпильок, особливо для захисту від корозії та надання декоративного вигляду, використовуються різні покриття та обробки:

• Цинкування (Zinc Plating): Найпоширеніше покриття для сталевих шпильок.
  • Гальванічне цинкування (Electroplating Zinc): Створює тонкий, блискучий шар цинку, забезпечує базовий захист від корозії для внутрішніх та помірно вологих умов.
  • Гаряче цинкування (Hot-dip Galvanizing): Створює товстіший та міцніший шар цинку, забезпечує високу корозійну стійкість для вуличного застосування та агресивних середовищ. Гарячеоцинковані шпильки мають більш матову поверхню.
• Хімічне оксидування (Chemical Oxidation/Blackening): Створює на поверхні сталі тонку оксидну плівку чорного кольору. Забезпечує невеликий захист від корозії та надає декоративний чорний колір. Підходить для внутрішнього застосування.
• Пасивація (Passivation): Хімічна обробка нержавіючої сталі для посилення її природного захисного оксидного шару та підвищення корозійної стійкості.
• Фосфатне покриття (Phosphate Coating): Створює на поверхні сталі фосфатну плівку сірого або чорного кольору. Покращує адгезію лакофарбових покриттів, забезпечує невеликий захист від корозії, часто використовується як основа під масло або мастило для запобігання заїданню різьби.
• Геомет®/Дакромет® (Geomet®/Dacromet®): Неорганічні цинк-ламельні покриття, що забезпечують виняткову корозійну стійкість, навіть у найагресивніших середовищах (морська вода, хімічні речовини, високі температури). Широко використовуються в автомобілебудуванні, будівництві, вітроенергетиці.

Галузі застосування шпильок DIN:

Шпильки DIN знаходять застосування практично у всіх галузях промисловості та будівництва:

• Машинобудування (Mechanical Engineering): З'єднання деталей двигунів, редукторів, верстатів, промислового обладнання, де потрібні міцні та надійні з'єднання.
• Автомобілебудування (Automotive Industry): Кріплення головки блоку циліндрів, випускних колекторів, елементів підвіски, коліс (колісні шпильки).
• Будівництво (Construction): З'єднання металевих конструкцій, ферм, балок, колон, кріплення огорож, фасадних систем.
• Трубопровідні системи (Piping Systems): Фланцеві з'єднання трубопроводів для транспортування рідин та газів, особливо при високих тисках та температурах (DIN 2510).
• Енергетика (Power Engineering): Турбіни, генератори, трансформатори, високовольтне обладнання, де важлива надійність та довговічність з'єднань.
• Електротехніка (Electrical Engineering): Кріплення струмопровідних шин, контакторів, електрощитового обладнання, де важлива електропровідність (латунні шпильки) або корозійна стійкість.
• Залізничний транспорт (Railway Transport): Кріплення елементів рухомого складу, колійне господарство.
• Суднобудування (Shipbuilding): З'єднання елементів корпусів суден, механізмів, палубного обладнання, де потрібна висока корозійна стійкість (нержавіюча сталь A4).

Як обрати шпильки DIN: Ключові фактори:

При виборі шпильок DIN для конкретного застосування необхідно враховувати ряд ключових факторів:

• Необхідне навантаження та міцність з'єднання: Визначте максимальні статичні та динамічні навантаження, які буде відчувати з'єднання. Оберіть матеріал та клас міцності шпильки, виходячи з цих навантажень та коефіцієнта запасу міцності.
• Матеріал деталей, що з'єднуються: Враховуйте матеріал, з якого виготовлені деталі, що з’єднуються. Важлива сумісність матеріалів (наприклад, запобігання електрохімічній корозії при контакті різнорідних металів).
• Умови навколишнього середовища: Визначте умови експлуатації: вологість, температура, наявність агресивних середовищ (кислоти, луги, солі, морська вода). Оберіть матеріал та покриття шпильки, що забезпечують достатню корозійну стійкість у цих умовах. Нержавіюча сталь A4 рекомендується для агресивних середовищ та вуличного застосування.
• Стандарт DIN: Оберіть стандарт DIN, що відповідає типу з'єднання та вимогам до шпильки (DIN 938, DIN 939, DIN 975, DIN 2510, DIN EN 1597-1 тощо).
• Розміри та довжина: Підберіть діаметр та довжину шпильки, виходячи з товщини деталей, що з'єднуються, необхідної довжини різьбового з'єднання та конструктивних особливостей.
• Тип різьби: Оберіть тип різьби (метрична, дюймова, крок різьби) відповідно до різьби гайок та відповідних деталей.
• Тип матеріалу та покриття: Визначте необхідний матеріал (сталь, нержавіюча сталь, латунь, алюміній, пластик) та покриття (цинкування, оксидування, пасивація тощо) залежно від умов експлуатації та вимог до довговічності та зовнішнього вигляду.
• Зручність монтажу та обслуговування: Враховуйте зручність встановлення та обслуговування шпилькового з'єднання. Для багаторазових збірок/розбирок шпильки можуть бути більш прийнятними, ніж болти.
• Вартість: Оцініть вартість шпильок з різних матеріалів та з різними покриттями. Оберіть найбільш економічно ефективне рішення, що забезпечує необхідні характеристики та надійність.

Аргументи для продажу шпильок DIN покупцю:

• Надійність та якість, підтверджена стандартами DIN: Стандарти DIN – це знак високої якості та відповідності суворим технічним вимогам. Підкресліть, що шпильки DIN забезпечують надійне та довговічне з'єднання.
• Широкий асортимент розмірів та матеріалів: Запропонуйте покупцю широкий вибір шпильок DIN різних розмірів, матеріалів, класів міцності та покриттів, щоб задовольнити будь-які потреби.
• Універсальність застосування: Підкресліть, що шпильки DIN застосовуються в різних галузях і для широкого спектру завдань, від машинобудування до будівництва.
• Технічна підтримка та консультації: Запропонуйте покупцю кваліфіковану технічну підтримку та допомогу у виборі шпильок, консультації щодо застосування стандартів DIN та підбору оптимального рішення для їхнього завдання. Демонструйте експертне знання стандартів DIN та характеристик продукції.
• Конкурентоспроможні ціни: Запропонуйте покупцю конкурентоспроможні ціни на шпильки DIN, можливо, з гнучкою системою знижок для оптових покупців.
• Наявність на складі та швидка доставка: Забезпечте наявність найбільш затребуваних розмірів та типів шпильок на складі та гарантуйте швидку доставку замовлення, щоб задовольнити термінові потреби клієнтів.
• Сертифікати відповідності: Надайте сертифікати відповідності шпильок стандартам DIN, що підтверджують їх якість та характеристики.

Де знайти детальну інформацію про розміри та характеристики шпильок DIN:

• Офіційні документи стандартів DIN: Найнадійніше джерело інформації – це тексти офіційних стандартів DIN (DIN 938, DIN 939, DIN 975, DIN 2510, DIN EN 1597-1 тощо). Ці документи можна придбати в організаціях зі стандартизації або знайти в спеціалізованих онлайн-бібліотеках.
• Каталоги виробників кріплення: Великі виробники кріплення (наприклад, Bossard, Würth, Arnold та інші) публікують докладні каталоги своєї продукції, включаючи шпильки DIN. У каталогах наводяться таблиці розмірів, характеристики матеріалів, покриття, технічні креслення та рекомендації щодо застосування.
• Онлайн-довідники та бази даних з кріплення: Існує безліч онлайн-ресурсів та баз даних з кріпильних виробів, які надають довідкову інформацію щодо стандартів DIN, розмірів, матеріалів та інших характеристик шпильок. Проте, для відповідальних застосувань, завжди перевіряйте інформацію за офіційними стандартами або каталогами виробників.