Шпильки

Шпильки DIN: Полное руководство для выбора

Что такое шпилька?

Шпилька – это крепежное изделие цилиндрической формы, представляющее собой стержень с резьбой на одном или обоих концах, предназначенное для соединения деталей. В отличие от болтов и винтов, шпильки ввинчиваются резьбовым концом в одну из соединяемых деталей, а другая деталь крепится гайкой на выступающем резьбовом конце. Шпильки обеспечивают прочное и надежное разъемное соединение, часто используемое в машиностроении, строительстве и других отраслях.

Основные преимущества использования шпилек:

• Прочность соединения: Шпильки, особенно при правильном подборе материала и класса прочности, обеспечивают очень прочное и надежное соединение.
• Равномерное распределение нагрузки: Резьбовое соединение шпилька-гайка способствует более равномерному распределению нагрузки по сравнению с винтовым соединением непосредственно в материал.
• Устойчивость к вибрации: Соединение на шпильках более устойчиво к вибрационным нагрузкам, особенно при использовании контргаек или пружинных шайб.
• Упрощение сборки и разборки: При сборке, шпильки могут быть предварительно установлены в одну из деталей, что облегчает позиционирование и монтаж второй детали. Разборка также упрощается, так как гайку можно открутить, не вращая саму шпильку.
• Возможность соединения толстостенных деталей: Шпильки позволяют соединять детали большой толщины, где использование длинных болтов может быть затруднительным или нецелесообразным.
• Точное позиционирование деталей: Шпильки могут использоваться в качестве направляющих элементов для точного позиционирования соединяемых деталей.

Стандарты DIN для шпилек:

DIN (Deutsches Institut für Normung – Немецкий институт по стандартизации) устанавливает ряд стандартов для различных типов шпилек, определяя их размеры, материалы, допуски и технические требования. Знание этих стандартов критически важно для выбора и продажи шпилек, обеспечивая уверенность в качестве и соответствии продукции.

Вот наиболее распространенные и важные стандарты DIN для шпилек:

• DIN 938 - Шпильки ввинчиваемые, с ввинчиваемым концом длиной 1d: Этот стандарт определяет шпильки с неравными длинами резьбовых концов. Ввинчиваемый конец (который ввинчивается в деталь) имеет длину, примерно равную номинальному диаметру резьбы ("1d"). Применяются там, где требуется надежное ввинчивание в одну из деталей, а с другой стороны происходит крепление гайкой.
• DIN 939 - Шпильки ввинчиваемые, с ввинчиваемым концом длиной 1,25d: Аналогичны DIN 938, но с более длинным ввинчиваемым концом, длина которого составляет примерно 1,25 номинального диаметра резьбы ("1,25d"). Более длинный ввинчиваемый конец обеспечивает еще более надежное и прочное соединение, особенно в менее прочных материалах или при высоких нагрузках.
• DIN 975 - Шпилька резьбовая: Этот стандарт описывает резьбовые штанги или полностью резьбовые шпильки – длинные стержни с резьбой по всей длине. DIN 975 не определяет конкретные длины шпилек, предоставляя возможность нарезать шпильки нужной длины из штанги. Они универсальны и могут быть нарезаны на любую необходимую длину. Используются для создания крепежных элементов нестандартной длины, регулируемых соединений, подвесных систем и т.д.
• DIN 976-1 - Болты с двумя концами резьбы. Часть 1. Шпильки: Этот стандарт, хотя и называется "болты", фактически описывает шпильки с двумя резьбовыми концами равной или неравной длины. Часть 1 стандарта фокусируется именно на шпильках, а не на болтах с головкой. Стандарт определяет широкий спектр размеров и материалов.
• DIN 2510 - Шпильки для фланцевых соединений с увеличенным диаметром стержня: Специальный стандарт для шпилек, используемых во фланцевых соединениях, особенно в трубопроводах и сосудах под давлением. Отличительная особенность – увеличенный диаметр гладкой части стержня (между резьбами), что обеспечивает повышенную прочность на срез и более надежное уплотнение фланцевого соединения. DIN 2510 разработан для условий высоких температур и давлений.
• DIN EN 1597-1 - Крепежные изделия - Шпильки с фланцевыми гайками для гидротехнических сооружений. Часть 1: Общие требования: Стандарт, разработанный для шпилек и гаек, применяемых в гидротехнических сооружениях, где важна высокая коррозионная стойкость и надежность в условиях водной среды.

Характеристики и типы шпилек (помимо стандартов DIN):

• Тип резьбы:

  • Метрическая резьба (Metric Thread): Самый распространенный тип резьбы по стандартам ISO 68-1 и ISO 262. Обычно с крупным шагом, но для некоторых применений доступна и мелкая метрическая резьба.
  • Дюймовая резьба (Imperial Thread): Включает в себя стандарты UNC (крупная), UNF (мелкая), BSW (Whitworth Standard), BSF (British Standard Fine) и другие. Хотя стандарты DIN преимущественно ориентированы на метрическую систему, в некоторых случаях дюймовая резьба все еще может встречаться или быть востребована.

• Длина резьбовых концов:

  • Неравные длины резьбы (Unequal Thread Lengths): Как в DIN 938 и DIN 939, один конец шпильки предназначен для ввинчивания в деталь, и он короче или длиннее (1d, 1.25d) другого конца, предназначенного для гайки.
  • Равные длины резьбы (Equal Thread Lengths): Оба конца шпильки имеют одинаковую длину резьбы, что обеспечивает симметричность соединения. Может использоваться, когда требуется универсальность установки.
  • Полная резьба (Fully Threaded): Как в DIN 975, резьба нанесена по всей длине шпильки.

• Форма концов:

  • Закругленные концы (Rounded Ends): Концы шпилек могут быть закруглены для облегчения монтажа и предотвращения повреждения резьбы при установке.
  • Плоские концы (Flat Ends): Обычные плоские торцы, могут быть скошены (chamfered) для удобства начала навинчивания гайки.

• Форма стержня:

  • Цилиндрический стержень (Cylindrical Shank): Наиболее распространенная форма, стержень имеет постоянный диаметр по всей длине (между резьбовыми концами).
  • Стержень с перехватом (Waisted Shank): Диаметр гладкой части стержня может быть немного меньше, чем номинальный диаметр резьбы. Это может быть сделано для снижения веса или для специальных конструктивных решений. (Например, в DIN 2510 для фланцевых соединений стержень наоборот – утолщен).

Размеры и габариты шпилек DIN:

• Диаметры резьбы (Nominal Diameter - d): Диапазон диаметров резьбы для шпилек DIN очень широк, обычно от M2 до M100 и более, в зависимости от стандарта и типа применения. Наиболее распространенные диаметры в машиностроении и строительстве: от M6 до M36.
• Длина шпильки (Length - L): Длина шпильки зависит от диаметра резьбы и конкретного применения. Для стандартов типа DIN 938, 939 длина указывается общая, от торца до торца. Для DIN 975, DIN 976-1 длина может быть стандартной длиной штанги (например, 1 метр, 2 метра) или определяться заказом.
• Шаг резьбы (Pitch - P): Для метрической резьбы используется крупный шаг резьбы (Coarse Thread) как стандарт, но для некоторых применений может быть указан мелкий шаг резьбы (Fine Thread). Шаг резьбы стандартизован для каждого диаметра в стандартах ISO 261, ISO 262.
• Размеры резьбовых концов (Thread Lengths - b1, b2): Длины резьбовых концов (ввинчиваемого и под гайку) определяются стандартом (например, 1d, 1.25d для DIN 938, 939) или могут быть равными для симметричных шпилек. Для DIN 975 и DIN 976-1 резьба может быть по всей длине.
• Допуски (Tolerances): Стандарты DIN устанавливают строгие допуски на размеры шпилек, резьбу, форму и другие параметры, обеспечивая взаимозаменяемость и надежность соединений. Классы точности резьбы (например, 6g, 6h) также определяются стандартами ISO.

Материалы для шпилек DIN:

Выбор материала для шпильки критически важен и зависит от условий эксплуатации, требуемой прочности, коррозионной стойкости, температурного режима и других факторов.

• Сталь (Steel): Наиболее распространенный материал благодаря своей прочности и относительно невысокой стоимости.

  • Углеродистая сталь (Carbon Steel): Используется для большинства стандартных применений. Классы прочности (Property Classes) по ISO 898-1: 4.6, 5.8, 8.8, 10.9, 12.9 (чем выше число, тем выше прочность). Для защиты от коррозии стальные шпильки часто покрываются защитными покрытиями.
  • Легированная сталь (Alloy Steel): Используется для высоконагруженных соединений, работающих при повышенных температурах или в агрессивных средах, где требуется повышенная прочность, жаростойкость или износостойкость. Примеры легирующих элементов: хром, никель, молибден, ванадий.

• Нержавеющая сталь (Stainless Steel): Для применений, требующих высокой коррозионной стойкости, гигиеничности или немагнитности.

  • Аустенитная нержавеющая сталь A2 (AISI 304): Хорошая коррозионная стойкость к большинству атмосферных воздействий, пищевым продуктам, слабым кислотам и щелочам. Широко используется в пищевой, химической промышленности, строительстве.
  • Аустенитная нержавеющая сталь A4 (AISI 316): Улучшенная коррозионная стойкость по сравнению с A2, особенно к хлоридам (морская вода, хлорированная вода, соли). Применяется в судостроении, морской технике, химической промышленности, медицине.

• Латунь (Brass): Используется для применений, где важна коррозионная стойкость (особенно к воде и влаге) и электропроводность. Также может применяться в декоративных целях из-за золотистого цвета.

• Алюминий и алюминиевые сплавы (Aluminum and Aluminum Alloys): Легкий материал с хорошей коррозионной стойкостью. Применяется в авиации, автомобилестроении, где важен вес конструкции. Менее прочный, чем сталь.

• Пластик и полимеры (Plastic and Polymers): Для специальных применений, где требуется электроизоляция, химическая стойкость, виброгашение, малый вес или отсутствие металлических элементов. Прочность пластиковых шпилек значительно ниже, чем металлических.

Покрытия и отделка шпилек DIN (для стальных и латунных):

Для улучшения свойств стальных и латунных шпилек, особенно для защиты от коррозии и придания декоративного вида, используются различные покрытия и отделки:

• Цинкование (Zinc Plating): Наиболее распространенное покрытие для стальных шпилек.
  • Гальваническое цинкование (Electroplating Zinc): Создает тонкий, блестящий слой цинка, обеспечивает базовую защиту от коррозии для внутренних и умеренно влажных условий.
  • Горячее цинкование (Hot-dip Galvanizing): Создает более толстый и прочный слой цинка, обеспечивает высокую коррозионную стойкость для уличного применения и агрессивных сред. Горячеоцинкованные шпильки имеют более матовую поверхность.
• Химическое оксидирование (Chemical Oxidation/Blackening): Создает на поверхности стали тонкую оксидную пленку черного цвета. Обеспечивает небольшую защиту от коррозии и придает декоративный черный цвет. Подходит для внутренних применений.
• Пассивация (Passivation): Химическая обработка нержавеющей стали для усиления ее естественного защитного оксидного слоя и повышения коррозионной стойкости.
• Фосфатное покрытие (Phosphate Coating): Создает на поверхности стали фосфатную пленку серого или черного цвета. Улучшает адгезию лакокрасочных покрытий, обеспечивает небольшую защиту от коррозии, часто используется как основа под масло или смазку для предотвращения заедания резьбы.
• Геомет®/Дакромет® (Geomet®/Dacromet®): Неорганические цинк-ламельные покрытия, обеспечивающие исключительную коррозионную стойкость, даже в самых агрессивных средах (морская вода, химические вещества, высокие температуры). Широко используются в автомобилестроении, строительстве, ветроэнергетике.

Области применения шпилек DIN:

Шпильки DIN находят применение практически во всех отраслях промышленности и строительства:

• Машиностроение (Mechanical Engineering): Соединение деталей двигателей, редукторов, станков, промышленного оборудования, где требуются прочные и надежные соединения.
• Автомобилестроение (Automotive Industry): Крепление головки блока цилиндров, выпускных коллекторов, элементов подвески, колес (колесные шпильки).
• Строительство (Construction): Соединение металлических конструкций, ферм, балок, колонн, крепление ограждений, фасадных систем.
• Трубопроводные системы (Piping Systems): Фланцевые соединения трубопроводов для транспортировки жидкостей и газов, особенно при высоких давлениях и температурах (DIN 2510).
• Энергетика (Power Engineering): Турбины, генераторы, трансформаторы, высоковольтное оборудование, где важна надежность и долговечность соединений.
• Электротехника (Electrical Engineering): Крепление токоведущих шин, контакторов, электрощитового оборудования, где важна электропроводность (латунные шпильки) или коррозионная стойкость.
• Железнодорожный транспорт (Railway Transport): Крепление элементов подвижного состава, путевое хозяйство.
• Судостроение (Shipbuilding): Соединение элементов корпусов судов, механизмов, палубного оборудования, где требуется высокая коррозионная стойкость (нержавеющая сталь A4).

Как выбрать шпильки DIN: Ключевые факторы:

При выборе шпилек DIN для конкретного применения необходимо учитывать ряд ключевых факторов:

• Требуемая нагрузка и прочность соединения: Определите максимальные статические и динамические нагрузки, которые будет испытывать соединение. Выберите материал и класс прочности шпильки, исходя из этих нагрузок и коэффициента запаса прочности.
• Материал соединяемых деталей: Учитывайте материал, из которого изготовлены соединяемые детали. Важна совместимость материалов (например, предотвращение электрохимической коррозии при контакте разнородных металлов).
• Условия окружающей среды: Определите условия эксплуатации: влажность, температура, наличие агрессивных сред (кислоты, щелочи, соли, морская вода). Выберите материал и покрытие шпильки, обеспечивающие достаточную коррозионную стойкость в этих условиях. Нержавеющая сталь A4 рекомендуется для агрессивных сред и уличного применения.
• Стандарт DIN: Выберите стандарт DIN, соответствующий типу соединения и требованиям к шпильке (DIN 938, DIN 939, DIN 975, DIN 2510 и т.д.).
• Размеры и длина: Подберите диаметр и длину шпильки, исходя из толщины соединяемых деталей, необходимой длины резьбового соединения и конструктивных особенностей.
• Тип резьбы: Выберите тип резьбы (метрическая, дюймовая, шаг резьбы) в соответствии с резьбой гаек и ответных деталей.
• Тип материала и покрытия: Определите необходимый материал (сталь, нержавеющая сталь, латунь, алюминий, пластик) и покрытие (цинкование, оксидирование, пассивация и т.д.) в зависимости от условий эксплуатации и требований к долговечности и внешнему виду.
• Удобство монтажа и обслуживания: Учитывайте удобство установки и обслуживания шпилечного соединения. Для многократных сборок/разборок шпильки могут быть более предпочтительны, чем болты.
• Стоимость: Оцените стоимость шпилек из разных материалов и с разными покрытиями. Выберите наиболее экономически эффективное решение, обеспечивающее необходимые характеристики и надежность.

Аргументы для продажи шпилек DIN покупателю:

• Надежность и качество, подтвержденное стандартами DIN: Стандарты DIN – это знак высокого качества и соответствия строгим техническим требованиям. Подчеркните, что шпильки DIN обеспечивают надежное и долговечное соединение.
• Широкий ассортимент размеров и материалов: Предложите покупателю широкий выбор шпилек DIN различных размеров, материалов, классов прочности и покрытий, чтобы удовлетворить любые потребности.
• Универсальность применения: Подчеркните, что шпильки DIN применяются в самых разных отраслях и для широкого спектра задач, от машиностроения до строительства.
• Техническая поддержка и консультации: Предложите покупателю квалифицированную техническую поддержку и помощь в выборе шпилек, консультации по применению стандартов DIN и подбору оптимального решения для их задачи. Демонстрируйте экспертное знание стандартов DIN и характеристик продукции.
• Конкурентоспособные цены: Предложите покупателю конкурентоспособные цены на шпильки DIN, возможно, с гибкой системой скидок для оптовых покупателей.
• Наличие на складе и быстрая доставка: Обеспечьте наличие наиболее востребованных размеров и типов шпилек на складе и гарантируйте быструю доставку заказа, чтобы удовлетворить срочные потребности клиентов.
• Сертификаты соответствия: Предоставьте сертификаты соответствия шпилек стандартам DIN, подтверждающие их качество и характеристики.

Где найти подробную информацию о размерах и характеристиках шпилек DIN:

• Официальные документы стандартов DIN: Самый надежный источник информации – это тексты официальных стандартов DIN (DIN 938, DIN 939, DIN 975, DIN 2510, DIN EN 1597-1 и т.д.). Эти документы можно приобрести в организациях по стандартизации или найти в специализированных онлайн-библиотеках.
• Каталоги производителей крепежа: Крупные производители крепежа (например, Bossard, Würth, Arnold и другие) публикуют подробные каталоги своей продукции, включая шпильки DIN. В каталогах приводятся таблицы размеров, характеристики материалов, покрытия, технические чертежи и рекомендации по применению.
• Онлайн-справочники и базы данных по крепежу: Существует множество онлайн-ресурсов и баз данных по крепежным изделиям, которые предоставляют справочную информацию по стандартам DIN, размерам, материалам и другим характеристикам шпилек. Однако для ответственных применений всегда проверяйте информацию по официальным стандартам или каталогам производителей.