MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ AGRONOMICKÁ FAKULTA
BAKALÁŘSKÁ PRÁCE
BRNO 2011
PETR ŘEZÁČ
Mendelova univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav techniky a automobilové dopravy
Druhy závitů ve strojírenské praxi Bakalářská práce
Vedoucí práce:
Vypracoval:
Ing. Jiří Votava, Ph.D.
Petr Řezáč
Brno 2011
PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci na téma „Druhy závitů ve strojírenské praxi“ vypracoval samostatně a použil jen pramenů, které cituji a uvádím v přiloženém seznamu literatury. Bakalářská práce je školním dílem a může být použita ke komerčním účelům jen se souhlasem vedoucího diplomové práce a děkana Agronomické fakulty Mendelovy univerzity v Brně.
Dne .……………………………………. podpis bakaláře ……………………….....
PODĚKOVÁNÍ:
Děkuji Ing. Jiřímu Votavovi, Ph.D. za praktické a cenné rady při odborném vedení řešení bakalářské práce. Na veškeré dotazy vždy ochotně odpověděl či poradil cestu k její odpovědi.
ABSTRAKT Projekt vypracovaný v rámci bakalářského studia oboru Provoz techniky předkládá informace o závitech. Jejich druzích, výrobě a technických vlastnostech. Práce nabízí ucelený přehled základních informací získaných během bakalářského studia. Bakalářská práce se zabývá rešeržním zpracováním tématu Druhy závitů ve strojírenské praxi. Snadná montáž i demontáž, nízké náklady a velký výběr jednotlivých komponentů učinil ze závitových spojů jedno z nejrozšířenějších rozebiratelných spojení. Klíčová slova: Závit, výroba závitů, vlastnosti závitů, ocel, šroub, ochrana proti korozi
ABSTRACT
Projects developed within the bachelor's degree in Traffic Engineering provides information about the threads. Their types, production and technical characteristics. The work offers a comprehensive overview of basic information gained during undergraduate studies. This thesis deals with the topic of the second retrieval processing threads in engineering practice. Easy assembly and disassembly, low cost and large selection of components made of threaded fasteners one of the most popular removable connection.
Keywords: Threads, production thread, thread properties, steel, screw, corrosion protection
OBSAH 1 ÚVOD.................................................................................................................................8 2 CÍL PRÁCE.......................................................................................................................8 3 ZÁKLADNÍ INFORMACE O ZÁVITECH...................................................................9 3.1 Základní definice..................................................................................................9 4 DRUHY ZÁVITŮ UŽÍVANÉ V PRAXI........................................................................10 4.1 Metrický závit.....................................................................................................10 4.2 Whitworthův závit..............................................................................................11 4.3 Trubkový závit....................................................................................................12 4.4 Unifikovaný palcový závit.................................................................................14 4.5 Pancéřový závit..................................................................................................15 4.6 Edisonův závit....................................................................................................16 4.7 Lichoběžníkový závit.........................................................................................18 4.8 Oblý závit...........................................................................................................18 4.9 Dvouchodý závit.................................................................................................18 5 TECHNOLOGIE VÝROBY ZÁVITŮ..........................................................................19 5.1 Řezání závitů na soustruhu.................................................................................19 5.2 Frézování závitů.................................................................................................21 5.3 Řezání závitů závitníky a závitovými čelistmi...................................................22 5.4 Řezání závitů závitovými hlavami.....................................................................23 5.5 Broušení závitů...................................................................................................24 5.6 Tváření závitů.....................................................................................................24 6 TECHNICKÉ INFORMACE........................................................................................26 6.1 Mechanické vlastnosti závitových spojů............................................................26 6.2Nerezivějící ocel..................................................................................................28 6.3 Povrchové úpravy...............................................................................................30 7 ZÁVĚR.............................................................................................................................32 8 SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY............................................................................33 9 SEZNAM OBRÁZKŮ.....................................................................................................34 10 SEZNAM TABULEK....................................................................................................34 11 SEZNAM POUŽITÝCH SYMBOLŮ A ZNAČEK....................................................35
1
ÚVOD Bakalářské práce se zabývá druhy závitů ve strojírenské praxi. Závity a šroubová
spojení jsou v současné době neodmyslitelným prvkem strojírenské výroby. Patří mezi nejčastěji využívané technologie při výrobě montovaných celků. Jsou vysoce ceněné hlavně pro snadnou a rychlou montáž i demontáž. Principem závitů je vytvoření šroubovité drážky na základním válcovitém tělese. Takto vznikají dva druhy závitů – vnější a vnitřní. To nám umožní provést dokonalé spojení šroubu s maticí (vždy se spojuje vnější a vnitřní závit). Závit je vlastně technický prvek, jehož tvar je určen závitovou plochou. Ta vznikne navinutím profilu na válec podél šroubovice. Závit může být pravý (ten je obvyklejší) nebo levý. Dále pak podle umístění může být vnitřní nebo vnější. Dalším možným rozdělením je jednochodý nebo vícechodý. Nejrozšířenější závit je metrický, Whitworthův, dále pak např. Trubkový. Ze závitů šroubů pohybových se používá závit lichoběžníkový Ze závitů pro speciální účely je normalizován závit Edisonův. Závity se řežou pomocí závitníků, závitových čelistí a závitových hlav ručně nebo strojně, vyrábějí se soustružením a frézováním, přesné závity se dokončují broušením a lapováním. U tvárných materiálů se zhotovují tvářením.
2
CÍL PRÁCE Práce se zabývá teoretickým popisem strojírenských závitů. Je rozdělena do tří
stěžejních bodů. První se zabývá popisem a rozdělením závitů dle jejich vlastností a funkce. Druhá část přinese informace o výrobě závitů. Třetí část se teoreticky zaměří na mechanické vlastnosti závitových spojení.
8
3
ZÁKLADNÍ INFORMACE O ZÁVITECH
3.1
Základní definice Závit je technický prvek strojní součásti, jehož tvar je určen závitovou plochou.
Ta vznikne navinutím profilu na válec podél šroubovice, v daném stoupání.
Tab. 1 Základní názvy a definice [1] Název
Popis (definice)
Šroubovice
dráha vytvořená na skutečné nebo myšlené kuželové nebo válcové ploše bodem pohybujícím se tak, že poměr mezi osovým posuvem a a odpovídajícím úhlovým natočením ε je konstantní
Šroubová plocha plocha tvořená křivkou (profilem závitu) ležící v osové rovině a pohybující se tak, aby všechny její body opisovaly šroubovice o stejném poměru a a ε Závitový vrchol
materiál mezi částmi šroubové plochy jednoho závitu
Závit
povrch plochy tvořené rovinnou čarou navinutou ve šroubovici na povrch válce nebo kužele
Vnější závit
závit vytvořený na vnější ploše (šroub)
Vnitřní závit
závit vytvořený na vnitřní ploše (matice)
Jednoduchý závit závit, který tvoří pouze jeden profil Vícechodý závit
závit, který tvoří dva nebo více profilů
Prový závit
závit, jehož profil se při pohledu podél osy při otáčení ve směru pohybu hodinových ručiček vzdaluje od pozorovatele
Levý závit
závit, jehož profil se při pohledu podél osy při otáčení proti směru pohybu hodinových ručiček vzdaluje od pozorovatele
Osa závitu
osa válce nebo kužele, na kterém je závit tvořený
Profil závitu
obrys vrcholu závitu a závitové drážky v rovině osového řezu závitu
9
4
DRUHY ZÁVITŮ UŽÍVANÉ V PRAXI
4.1
Metrický závit Metrický závit je nejčastěji používaný závit. Rozeznáváme metrické závity s
hrubou a jemnou roztečí. Závity s jemnou roztečí mají menší hloubku závitu a tomu pak odpovídá i jejich menší stoupání. Hodí se pro krátké závity, závity na tenkostěnných trubkách, na zátkách a na stavěcích šroubech. Pro hrubé i jemné závity jsou v ČSN uvedeny tři výběrové řady I.,II.,III. Obvyklý je pravý závit, levý závit se používá pouze ve zvláštních případech. Úhel profilu činí 60º. Značí se písmenem M. [2]
Obr. 1 Základní rozměry metrického závitu [2]
10
Snaha o zavedení metrického závitu souvisela s rozšiřováním metrické soustavy během 2. poloviny 19. století. V té době již existoval v palcích měřený závit Whitworthův (ustanoven 1841). Návrhů na metrické závity se objevilo mnoho. Jako první významnější metrický závit se prosadil Loewenherzův závit v roce 1890 pro průměry 1-10 mm s vrcholovým úhlem 53°8'. V roce 1898 byla pak pro větší průměry závitů schválena mezinárodní soustava SI (Système Internationale) s vrcholovým úhlem 60° pro průměry 6-80 mm. V letech 1911-1923 se postupně ze soustavy SI vyvinula německá metrická soustava závitů. Ta v malých průměrech navázala na Loewenherzův závit tak, aby matice metrické soustavy šly beze změny nasadit na Loewenherzovy šrouby. Pro opačnou kompatibilitu bylo třeba Loewenherzovy matice proříznout metrickým závitníkem a tím z nich udělat metrické matice. Německá metrická soustava závitů byla kompletně převzata ČSN. [2]
4.2
Whitworthův závit Whitworthův závit je standard pro závity, který se označuje písmenem W
a vnějším průměrem závitu v palcích (například W 3/8). Stoupání se vyjadřuje v počtu závitů na palec délky. Profil závitu je určen vrcholovým úhlem 55º, hloubkou 0,640327 a radiusem 0,137329 stoupání.[2] Vyskytuje se v různých variantách: • British standard Whitworth (BSW) • British Standard Fine Thread (BSF) – jemný závit • British Standard Cycle (BSC) – užívá se u jízdních kol • American Unified Coarse – jako BSW s mírně odlišným profilem.
Whitworthův závit byl jedním z prvních průmyslových standardů a když ho přijaly britské železnice, rozšířil se po celém světě. Měl veliký význam při přechodu od řemeslné výroby k tovární. Vznikl ve Spojeném království roku 1841 a je pojmenován po Siru Josephu Whitworthovi. V průběhu 20. století ho v mnoha odvětvích nahradil metrický závit, v Británii a v Austrálii se však stále používá. V ČR se stále užívá
11
u fotografických stativů (W 1/4 a W 3/8), dále se užívá bicyklový palcový závit a trubkový závit se stejným profilem, ale zcela jinými rozměry. [2]
Obr. 2 Whitworthův závit BSW [3]
4.3
Trubkový závit Trubkový závit je mezinárodně normalizovaný závit pro šroubované spojování
potrubí (pomocí fitinků). Popis závitu je obsažen v normě ISO 7, profil závitu je stejný jako pro Whitworthův závit, ale je jemnější. Označení původně znamenalo vnitřní (světlý) průměr trubky v palcích, v současnosti se jedná jen o technické označení. [2]
12
Trubkové závity značíme: • G – trubkový závit se stálým průměrem • R – trubkový závit kuželový. Průměr závitu se mění se vzdáleností od konce v poměru 1:16, normalizované míry platí ve stanovené vzdálenosti od konce trubky. Užívá se kombinace stálého průměru u vnitřního závitu (ve fitinku) a kuželovitého závitu vnějšího (na trubce).
Obr. 3 Příklad trubkového závitu [4]
Standartizace dle norem: ČSN ISO 7 - Trubkové závity pro spoje těsnící na závitech • Část 1: Rozměry, tolerance a označování • ČSN EN ISO 228 - Trubkové závity pro spoje netěsnící na závitech • Část 1: Rozměry, tolerance a označování • Část 2: Kontrola mezními závitovými kalibry • ČSN EN 10226 - Trubkové závity pro spoje těsnící na závitech • Část 1: Vnější kuželové závity a vnitřní válcové závity - Rozměry, tolerance a označování • Část 2: Vnější kuželové závity a vnitřní kuželové závity - Rozměry, tolerance a označování • Část 3: Kontrola mezními závitovými kalibry [15]
13
4.4
Unifikovaný palcový závit Unifikovaný palcový závit je druh závitu používaný převážně ve Spojených
státech a Kanadě. Závit má stejný profil jako závit metrický (ISO68) s vrcholovým úhlem 60°, avšak průměry a stoupání jsou dány v palcové míře (dle normy ISO725). Prvně byl závit schválen v r. 1948 ve Washingtonu zástupci normalizačních společností Kanady, USA a Anglie. Konečný a definitivní návrh byl schválen v roce 1960. [2] Základní řada unifikovaných závitů nese dle ČSN ISO 68-2 označení UN. Další označení jsou: • UNC - coarse-hrubý • UNF - fine-jemný • UNEF - extra fine-zvláště jemný - řady s proměnnou roztečí • UNS - řady se stálou roztečí. Závity UN se označují dvojicí čísel oddělených pomlčkou. První číslo vyjadřuje velký průměr závitu. U větších závitů je to přímo průměr v palcích, ale nejmenší závity jsou očíslované celými čísly počínaje od nuly. [5] Tento systém závitů je platný pro všechny země s palcovým systémem. Oproti závitu Whitwortovu zde došlo ke dvěma zásadním změnám: 1, změna profilu závitu, Whitworthův závit má vrcholový úhel 55°. 2, závity do rozměru UN1/4" byly stanoveny v pravidelnější řadě a označeny ne zlomkem, ale pořadovým číslem (0 - 12). Z nich odpovídá rozměry a stoupáním Wz pouze No5 (1/8). Od UN1/4" jsou rozměry UN závitů shodné s Wz.
Obr. 4 Šroubek, podložka a matice se závitem UN 1-72 [5] 14
Tab. 2 Přehled normovaných palcových závitů [2]
4.5
Pancéřový závit Užívá se pro spojování ochranných trubek v elektroinstalaci. V technické
dokumentaci se značí Pg a příslušný průměr v mm. Je velmi podobný metrickému závitu s tím rozdílem, že vrcholový úhel u metrického je 60°, u pancéřového 80°. Liší se také zaoblenými vrcholy tvořícího trojúhelníku. [2] Standartizace dle norem ČSN 01 4035.
15
Obr. 5 Pancéřový závit, průměr 13,5 mm [6]
Obr. 6 Základní rozměry závitu [6]
4.6
Edisonův závit Edisonův závit je závit se zaoblením (profil je složen z kruhových
oblouků), takže nemá ostré hrany. Značí se velkým písmenem E, za nímž následuje číslovka udávající průměr v mm. Edison jím roku 1881 vybavil žárovku. Závit patří mezi standardizované závity.
Obr. 7 Znační Edisonova závitu [7] 16
Edisonův závit je závit, který bude na „vymření“. Rozhodnutím EU o konci neekologických žárovek. Tento závit je spolu se žárovkou technický unikát. Slouží již stotřicet let. V elektrotechnice doba nevídaná a nepřekonaná. Závit je samosvorný, nepovoluje se ani při velkém střídání teplot a vyhovuje velkosériové výrobě lisováním.
Příklady značení s uvedením hovorového názvu v závorkách: • E5,5 — různé kontrolky chodu • E10 — ruční svítilny (trpasličí) • E14 — malá svítidla, na sítové napětí 230 V (mignon) • E27 — svítidla na sítové napětí 230 V, lze se s ním setkat nečastěji (žárovky, úsporné zářivky) • E33 — hlavice keramických pojistek DIAZED • E40 — výbojky (goliáš)
Obr. 8 Závit E27 [2]
Obr. 9 Žárovka se závitem E27 [2]
17
4.7
Lichoběžníkový závit Používá se hlavně u pohybových šroubů. Závit rovnoramenný se značí Tr, závit
nerovnoramenný písmenem S. Za značkou závitu se uvede velikost velkého průměru závitu a velikost rozteče popř. počet chodů závitu. Např. S80xl0/2 značí velký průměr 80 mm, roztečí 10 mm, dvouchodý.
Obr. 10 Lichoběžníkový závit [7]
4.8
Oblý závit Závit se souměrným profilem o vrcholovém úhlu 30° a s velkým zaoblením stejným na
malém i velkém průměru závitu. Používá se pro závitové spoje v agresívním prostředí a pro spoje zatížené rázy. Značí se Rd a rozměr se udává v mm.
Obr.11 Oblý vysoký závit pro nosné materiály [7]
4.9
Dvouchodý závit Na dřík jsou těsně vedle sebe navinuty dva souběžné závity. Vzdálenost vrcholů
téhož závitu je stoupání. Vzdálenost dvou sousedních vrcholů je rozteč.
18
5
TECHNOLOGIE VÝROBY ZÁVITŮ Ve strojírenské praxi se nejčastěji závity vyrábějí třískovým obráběním. Pro
tento způsob výroby se používají závitníky, které ubírají třísku ze základního materiálu a tím se vytváří požadovaný závit přesných rozměrů a profilu. Výroba se dělí na strojní a ruční. Jednotlivé typy volíme podle počtu kusů, jež máme vyrobit. Pro výrobu malého počtu závitů, u kterých nezáleží na velké přesnosti, volíme ruční obrábění. Zatímco u výroby přesných závitů o velkých sérijích užíváme zpravidla strojní obrábění.
5.1
Řezání závitů na soustruhu Základním nástrojem při výrobě závitů na soustruhu je soustružnický nůž.
Používá se při výrobě zvlášť přesných závitů strojních součástí, závitníků, závitových kalibrů a přesných pohybových šroubů. Pro řezání vnějších závitů – hranolové nože (prizmatické) – kotoučové Pro řezání vnitřních závitů – vnitřní závitové nože – kotoučový závitový nůž (pro velké průměry závitu) Při řezání závitů se obrobek otáčí řeznou rychlostí, která závisí na materiálu obrobku i nástroje. Závitový nůž se posouvá ve směru osy obrobku jedno stoupání na otáčku. Při hrubování závitu se najíždí nožem na hloubku závitu šikmo a tříska se odebírá jedním břitem. Při dokončování se zabírá tříska ve směru kolmém na osu závitu. [11]
19
Obr. 12 Soustružení závitu [8] Závitové nože hranolové - jsou v podstatě tvarové soustružnické nože, které mají na hřbetní ploše přesný profil závitu. Závitové nože kotoučové - jsou též tvarové soustružnické nože s jedním profilem pro závity dořezávané k osazení nebo s několika profily. Rychlost posuvu vf se spočítá [1]:
vf =no.so=nš.sš kde: no= otáčky obrobku (min-1) so= stoupání závitu obrobku (mm) nš= otáčky vodícího šroubu (min-1) sš= stoupání závitu vodícího šroubu (mm) Celkový převod i spočítáme [1]:
i=
n š so z 1 z3 = = ip.ik = ip. . no sš z2 z 4
kde: ip= převod posuvové převodovky ik= převod výměnnými ozubenými koly z1= počet zubů ozubeného kola na hnané hřídeli (vřeteno)
20
z2= počet zubů ozubeného kola zabírajícího s ozubeným kolem hnané hřídele z3= počet zubů ozubeného kola zabírajícího s ozubeným kolem hnací hřídele z4= počet zubů ozubeného kola na hnací hřídeli (převodovka)
5.2
Frézování závitů
Hřebenovými frézami - je určeno pro výrobu krátkých závitů. Fréza se otáčí řeznou rychlostí, obrobek se otáčí a posouvá ve směru své osy o jedno stoupání za otáčku.[11]
Obr. 13 Nástroj pro frézování závitů [9] Závitovými kotoučovými frézami - uplatňuje se hlavně u lichoběžníkových závitů. Provádí se jimi jen hrubování, protože fréza částečně deformuje profil závitu. Fréza je upnuta pod úhlem stoupání šroubovice závitu, takže její břity zaujímají polohu kolmou na šroubovici. V důsledku toho boky závitu nejsou přímkové, ale zaoblené. [11] Okružní frézování závitů - uplatňuje se jako nejproduktivnější metoda při výrobě dlouhých závitů velkých stoupání. Je založeno na otáčení závitové hlavy kolem její osy a kolem osy řezaného závitu.[11] 21
5.3
Řezání závitů závitníky a závitovými čelistmi Pro řezání závitů malých průměrů se používá převážně vícebřitých nástrojů, a to
závitníků pro řezání vnitřních závitů a závitových čelistí pro řezání vnějších závitů. Závitníky jsou mnohobřitové nástroje, které mají základní tvar šroubu, na němž jsou vyfrézovány drážky pro odvádění třísek. Na závitníku je řezná část, dokončovací, vodící a stopka se čtyřhranem pro upínání. Řezné drážky jsou přímé nebo ve šroubovici.[11]
Rozlišujeme tyty druhy:
– ruční sadové – pro ruční řezání závitů –
strojní
–
pro
řezání
závitů
v průchozích
neprůchozích dírách –
maticové – pro řezání závitů do matic
–
kalibrovací – pro dokončování závitů
–
čelistníky – pro řezání závitů závitových čelistí
–
speciální – lichoběžníkové se zahnutou stopkou
–
sdružené – pro současné vrtání děr a řezání závitů
Obr. 14 Ruční závitníky [9]
22
nebo
5.4
Řezání závitů závitovými hlavami Závitové hlavy slouží k řezání vnějších, méně často i vnitřních závitů. Řeznou
část tvoří vložené nože, které jsou nastavitelně uloženy a po dokončení závitu se odsouvají ze záběru. Nože se dají nastavit na žádaný průměr, takže lze vyrobit přesný závit. Podle tvarů nožů se používají závitové hlavy s čelistmi plochými radiálními, tangenciálními, kotoučovými.[17]
Obr. 15 Závitové hlavy [10]
23
Závitové hlavy s plochými radiálními čelistmi mají obvykle sudý počet čelistí z, jejichž závity jsou přesazeny ve směru osy postupně o hodnotu s/z. Čelisti jsou ploché závitové hřebeny, které mají řezný úkos χ a vodící část. Závit můžeme nejdříve předřezat a potom dořezat na čisto.
Závitové hlavy s tangenciálními noži jsou určeny hlavně pro závitořezy. Nože mají závitový profil na hřbetní ploše a ostří jen na čelní ploše.
Závitové hlavy s kotoučovými čelistmi umožňují největší počet přeostření. Profil kotoučů je tvořen zápichy kolmými k ose.
5.5
Broušení závitů Velmi přesné závity se dokončují broušením. Obvykle se brousí závity
pohybových šroubů, měřících šroubů a závitořezných nástrojů. Podle požadované přesnosti závitu a tvaru použitého brousícího kotouče se používají dva základní způsoby. Jednoduchým tvarovým kotoučem – kotouč má profil broušeného závitu. Při broušení je osa kotouče vykloněna o úhel šroubovice λ . Obrobek je upnut ve hrotech, otáčí se zároveň ve směru své osy. Hřebenovým kotoučem – kotouč zabírá třísku radiálně tak, že se všechny závity vyrobí najednou zapichovacím způsobem. Kotouč má na obvodě radiální drážky profilu a rozteče broušeného závitu. Někdy se brousí závity do plného materiálu bez předchozího předřezání, hlavně u závitů s menším stoupáním, u tepelně zpracovaných šroubů, závitníků a závitových kalibrů.
5.6
Tváření závitů Tváření závitů se řadí mezi nejproduktivnější výrobní technologie. Má mnoho
předností proti řezání závitů. Výrobní časy jsou podstatně kratší. Tvářený závit má výhodnější průběh vláken, která sledují tvar závitu. Neporušená vláknitost materiálu 24
vede ke zvýšení pevnosti v tahu, ohybu a ke zvýšení odolnosti proti únavě materiálu. Tlakem při tváření se zhutní povrch závitu, a tím se zvýší jeho odolnost proti otěru. Povrch závitu je hladký. Podle toho, jaký je relativní pohyb válcovacího nástroje vzhledem k obrobku, rozlišujeme válcování radiální – zapichovací a axiální – průběžné. K tváření závitů na běžných obráběcích strojích se použijí závitové válcovací hlavy a závitové válcovací kruhové čelisti na vnější závity a tvářecí závitníky na vnitřní závity. [11]
Obr. 16 Rozdíl mezi tvářeným a řezaným závitem [13]
Obr. 17 Technologie tváření závitů [12] 25
6
TECHNICKÉ INFORMACE
6.1
Mechanické vlastnosti závitových spojů
Nejdůležitější mechanické charakteristiky, které se týkají ocelových šroubů, jsou značeny pomocí dvoumístné číselné kombinace jako v následujícím příkladě:
Obr. 18 Popisný systém [14] U šroubů pevnostní třídy 8.8 se jmenovitým průměrem závitu d ≤ 16 mm je zvýšené riziko stržení matice, je-li šroubové spojení utaženo více než je zkušební zatížení šroubu. Je nutné brát v úvahu normu ISO 989-2. Pro šrouby na ocelové konstrukce je hranice 12 mm. Pevnostní třída 9.8 platí jen pro jmenovité průměry závitu d ≤ 16 mm. Min. pevnosti v tahu platí pro šrouby se jmenovitými délkami l ≥ 2,5 d a pro takové součásti, které nemohou být zkoušeny na tah (např. z důvodu tvaru hlavy). Povrchová tvrdost nesmí u příslušné součásti překročit o více než 30 jednotek Vickerse naměřených v jádru, jestliže obě hodnoty tvrdosti jsou získány HV 0,3. Pro pevnostní třídu 10.9 nesmí být překročena povrchová tvrdost 390 HV. V případě, že dolní mez kluzu ReL není zjistitelná, povoluje se měřit smluvní mez kluzu Rp0,2. [14]
26
Tab.3 Mechanické vlastnosti šroubů [14]
27
Tab. 4 Vlastnosti šroubů při různých teplotách [14]
6.2
Nerezivějící ocel Nerezový spojovací materiál se přes svoji vyšší cenu stále více začíná
prosazovat díky své kvalitě a dlouhé životnosti. Z toho důvodu zde uvádíme několik technických informací. Ocel, ze které se nerezový spojovací materiál vyrábí, se dělí na 3 skupiny: - Austenitická - Martensitická - Feretická
28
Obr. 19 Rozdělení ocelí dle struktury [14]
Tab. 5 Chemické složení ocelí [14]
A1 : Používá se v případě, kde dostačuje částečná odolnost proti korozi. A2 : Nejběžnější a nejpoužívanější nerezová ocel. A4 : Nejkvalitnější a nejlépe odolná nerezová ocel s přísadou molybdenu. 29
Tab. 6 Mechanické vlastnosti austenitické oceli při 20°C [14]
Mez kluzu Rel a mez kluzu Rp0,2 při cca 20˚C: do 100˚C = 85% do 200˚C = 80% do 300˚C = 75% do 400˚C = 70% [16]
6.3
Povrchové úpravy Niklování - Slouží jak k dekoraci, tak i jako antikorozní ochrana. Díky tvrdé
vrstvě nachází uplatnění jak při výrobě elektrozařízení tak i v telekomunikacích. Speciálně u šroubů nedochází k otěru povrchové vrstvy. Poniklované díly ze železa se nedoporučuje používat ve venkovních podmínkách. Veralizace
-
Speciální
tvrdé
niklování.
Veralizace
je
technologie
elektrochemického vytvoření vrstvy niklu s jejím extrémně dobrým uchycením v základním materiálu. Vrstvy Veralitu se velmi dobře osvědčily jak v oblasti antikorozní ochrany silně namáhaných konstrukčních součástí, tak i při obnově částečně chybně obrobených resp. opotřebených strojních součástí. Chromování - Chrom má dekorativní vlastnosti, zvyšuje odolnost, poniklovaného materiálu proti barevnému náběhu a zlepšuje ochranu proti korozi.
30
Pomosazování - Mosazné povrchové vrstvy se používají hlavně pro dekorativní účely. Kromě toho se provádí pomosazování ocelových součástí, aby se zvýšila přilnavost pryže na oceli. Pomědění - Pokud je to nutné, používá se jako mezivrstva před niklováním, chromováním a postříbřením. Slouží jako krycí vrstva pro dekorativní účely. Postříbření - Postříbření se používá pro dekorativní a technické účely. Pocínování - Pocínování se používá zejména pro dosažení resp. zlepšení schopnosti materiálu být pájen (měkká pájka). Zároveň slouží jako ochrana proti korozi. Dodatečné tepelné zpracování není možné. Eloxování - Anodickou oxidací se u hliníku vytvoří ochranná vrstva, která působí jako ochrana proti korozi a zabraňuje vzniku skvrn. Pro dekorativní účely je možno dosáhnout prakticky všech barevných odstínů. Žárové zinkování - Ponoření do zinkové lázně, jejíž teplota činí cca 440˚C470˚C. Tloušťka vrstvy je min. 40μm. Povrch je matný a drsný, po relativně krátké době možný výskyt skvrn. Velmi dobrá ochrana proti korozi. Pouze do 250˚C možno použít pro závitové součásti od M8. Průchodnost závitu je zajištěna vhodnými opatřeními (třískovým předzpracováním nebo dodatečným opracováním). Fosfátování - Pouze mírná ochrana proti korozi. Dobře přilnavý povrch pro barvy. Vzhled šedý až šedočerný. Díky následnému naolejování lepší ochrana proti korozi. Dodatečné tepelné zpracování -Všechny ocelové součásti s vysokou pevností v tahu (od 1000N/mm2) mohou absorbováním vodíku během moření či galvanizace zkřehnout (zkřehnutí způsobené vodíkem). Čím menší je průřez materiálu, tím vyšší je nebezpečí zkřehnutí. Dodatečným tepelným zpracováním (pod hranicí teploty popouštění) je možno vodík částečně odstranit. Za současného stavu technologií však tento postup nedává 100% záruku. Dodatečné tepelné zpracování musí proběhnout bezprostředně po galvanizaci. Mechanické pozinkování - Chemicko-mechanický proces nanášení vrstev. Odmaštěné díly jsou společně se speciální směsí ze skleněných kuliček a zinkového prášku vloženy do pokovovacího bubnu. Skleněné kuličky působí jako nosič zrn zinkového prášku a nanášejí je na povrch součástí, na kterých tato zrna díky svařování za studena ulpí. [14] [18]
31
7
ZÁVĚR
Bakalářská práce se zabývá rešeršním zpracováním druhů závitů ve strojírenské praxi. Rozebiratelná spojení patří v praxi mezi nejčastěji používané druhy spojů. Jejich největší výhodou je snadná montáž a demontáž. V kontinentální Evropě je nejčastěji používaným závitem závit metrický, odkud se rozšířil do celého světa. Na řadě míst vytlačil i závit whitworthův, jenž je zejména používán v zemích britské koruny. Práce popisuje i výrobu a zpracování závitů. V průběhu let docházelo k inovacím technologií výroby. Tomuto trendu napomohlo především zavedení velké sériové výroby a stále se zvyšující nároky na technické vlastnosti závitových spojení. Závitové spoje mají svá úskalí především v pevnosti. Nedokáží odolávat takovému namáhání jako nerozebiratelné spojení. Při výrobě závitů je důležité dbát i na ochranu proti korozi. Šroubová spojení, stejně jako všechny kovové součásti, podléhají korozi. Tento problém lze do značné části eliminovat povrchovou úpravou. Moderní trendy však směřují k používání nerezivějících ocelí. Výhledově se však žádné jejich masivní rozšíření prozatím neočekává, důvodem jsou velmi vysoké náklady. Technické možnosti šroubů, jsou v současné době nastaveny téměř na maximum. Proto lze předpokládat, že se v nejbližší budoucnosti nebudou tyto vlastnosti nějak výrazně posouvat.
32
8
SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY
[1]
Leinveber, J., Řasa, J., Vávra, P.: STROJNICKÉ TABULKY, Scientia, Praha, 1998, 911s, 2. vydání, ISBN 80-7183-123-9
[2]
http://cs.wikipedia.org/
[3]
http://www.britishfasteners.com/
[4]
http://www.atmhydros.cz/
[5]
http://www.litomysky.cz/
[6]
http://www.it.cz/
[7]
http://www.ok1cjb.cz/
[8]
http://www.jcz.cz/
[9]
http://www.mmspektrum.com/
[10]
http://www.i-zavitniky.cz/
[11]
http://www.studuj-jinak.cz/
[12]
http://www.ksp.tul.cz/
[13]
http://www.thermdrill.cz/
[14]
http://www.k2l.cz
[15]
Řasa, J. Švercl, J.: STROJÍRENSKÉ TABULKY 1, Scientia, Praha, 2004, 753s, 1. vydání, ISBN 80-7183-312-6
[16]
Řasa, J. Švercl, J.: STROJÍRENSKÉ TABULKY 2, Scientia, Praha, 2004, 586s, 1. vydání, ISBN 978-80-86960-20-3
[17]
Ščerbejová,
M.:STROJÍRENSKÁ
TECHNOLOGIE,
Vysoká
škola
Zemědělská v Brně, 1993, 132s, 1. vydání, ISBN 80-7157-083-4 [18]
Filípek, J.: TECHNICKÉ MATERIÁLY, Vysoká škola Zemědělská v Brně, 1988, 195s, 1. vydání
33
9
SEZNAM OBRÁZKŮ
Obr. 1 Základní rozměry metrického závitu [2]..........................................................10 Obr. 2 Whitworthův závit BSW [3].............................................................................12 Obr. 3 Příklad trubkového závitu [4].........................................................................13 Obr. 4 Šroubek, podložka a matice se závitem UN 1-72 [5]......................................14 Obr. 5 Pancéřový závit, průměr 13,5 mm [6].............................................................16 Obr. 6 Základní rozměry závitu [6]............................................................................16 Obr. 7 Znační Edisonova závitu [7]............................................................................16 Obr. 8 Závit E27 [2]....................................................................................................17 Obr. 9 Žárovka se závitem E27 [2]..............................................................................17 Obr. 10 Lichoběžníkový závit [7]..................................................................................................18 Obr.11 Oblý vysoký závit pro nosné materiály [7]......................................................................18
Obr. 12 Soustružení závitu [8]..................................................................................................20 Obr. 13 Nástroj pro frézování závitů [9]......................................................................................21 Obr. 14 Ruční závitníky [9]...........................................................................................................22 Obr. 15 Závitové hlavy [10]..........................................................................................................23 Obr. 16 Rozdíl mezi tvářeným a řezaným závitem [13]..............................................................25 Obr. 17 Technologie tváření závitů [12]......................................................................................25 Obr. 18 Popisný systém [14].........................................................................................................26 Obr. 19 Rozdělení ocelí dle struktury [14]...................................................................................29
10
SEZNAM TABULEK
Tab. 1 Základní názvy a definice [1]............................................................................9 Tab. 2 Přehled normovaných palcových závitů [2]....................................................15 Tab. 3 Mechanické vlastnosti šroubů[14]..............................................................................27 Tab. 4 Vlastnosti šroubů při různých teplotách [14]..................................................................28 Tab. 5 Chemické složení ocelí [14]..............................................................................................29 Tab. 6 Mechanické vlastnosti austenitické oceli při 20°C [14].................................................30 34
11
SEZNAM POUŽITÝCH SYMBOLŮ A ZNAČEK Zkratka/ symbol
Jednotka
Popis
a
mm
Osový posuv
ε
°
Úhlové natočení
ČSN
Česká státní norma
BSW
Whitworthův závit - British standard Whitworth
BSF
Whitworthův závit - British Standard Fine Thread
BSC
Whitworthův závit - British Standard Cycle
ISO
Mezinárodní organizace pro normalizaci
UNC
Unifikovaný palcový závit - coarse-hrubý
UNF
Unifikovaný palcový závit - fine-jemný
UNEF
Unifikovaný palcový závit extra fine-zvláště jemný řady s proměnnou roztečí
UNS
Unifikovaný palcový závit - řady se stálou roztečí
vf
mm/ot
Rychlost posuvu
no
min-1
Otáčky obrobku
so
mm
Stoupání závitu obrobku
nš
min-1
Otáčky vodícího šroubu
sš
mm
Stoupání závitu vodícího šroubu
i
-
Celkový převod
ip
-
Převod posuvové převodovky
ik
-
Převod výměnnými ozubenými koly
z1
-
Počet zubů ozubeného kola na hnané hřídeli
z2
-
Počet zubů ozubeného kola zabírajícího s ozubeným kolem hnané hřídele
z3
-
Počet zubů ozubeného kola zabírajícího s ozubeným kolem hnací hřídele
z4
-
Počet zubů ozubeného kola na hnací hřídeli
χ
Řezný úkos
Rm
MPa
Pevnost v tahu
Rel
MPa
Dolní mez kluzu 35
Rp0,2
MPa
Smluvní mez kluzu
A
%
Tažnost
HV
HV
Pevnost dle Vickerse
BV
HB
Pevnost dle Brinella
HR
HRA,
Pevnost dle Rockwella
HRB, HRC C
Uhlík
Si
Křemík
Mn
Mangan
P
Fosfor
S
Síra
Cr
Chrom
Mo
Molibden
Ni
Nikl
36
