Temat · Śruby i gwinty

Śruby i gwinty: podstawy w liczbach

Jak zbudowany jest gwint, czym różnią się gwinty zwykłe, drobnozwojne, calowe i rurowe, co znaczy 8.8 albo A2-70 na łbie śruby, dlaczego śruby się luzują i jakie wiertło pasuje do otworu pod gwint. Każda liczba ze źródłem.

Tabela gwintów

Otwór pod gwint

Rys. 1 · Gwint metryczny ISO w półprzekrojuWłasny rysunek · schematycznie

Podstawy

Gwint metryczny ISO

Od 1963 roku metryczny gwint ISO jest podstawą jednolitej na całym świecie normalizacji mechanicznych części złącznych, takich jak śruby i nakrętki.¹ Jego zarys ma kąt 60°.¹

Skok P to odległość od jednego zwoju gwintu do następnego. W gwincie zwykłym M8 wynosi 1,25 mm.¹²
Gwinty zwykłe mają dla każdej średnicy jeden ustalony skok; oznaczenie podaje tylko średnicę, np. M10 (skok 1,5 mm).¹
Gwinty drobnozwojne mają przy tej samej średnicy mniejszy skok, który podaje się w oznaczeniu, np. M8×1. Dla M8 Reyher podaje skoki drobnozwojne 1, 0,75 i 0,5 mm i zaleca pierwszy z nich.¹
Gwinty lewe mają dopisek LH, np. M20×80 LH.¹
Inne gwinty, inne kąty: gwinty Whitwortha mają 55°, metryczne gwinty trapezowe 30°.¹

Jak czytać oznaczenie

Co znaczy „M8×1×40”?

M	metryczny gwint ISO, 60°¹
8	średnica nominalna 8 mm
×1	skok 1 mm, czyli gwint drobnozwojny (gwint zwykły M8: 1,25 mm)¹²
×40	długość śruby 40 mm

Schemat według przykładów oznaczeń u Reyhera, np. „M 20x2x80” dla gwintu drobnozwojnego.¹

Pomiar gwintu

Gwint opisuje pięć wymiarów

Reyher pokazuje na zarysie gwintu pięć punktów pomiarowych: średnicę zewnętrzną, która jest zarazem wymiarem nominalnym, średnicę podziałową, średnicę rdzenia, skok i kąt gwintu. Dla śruby średnice oznacza się d, d₂ i d₃, dla nakrętki D, D₂ i D₁. Gwint zewnętrzny sprawdza się sprawdzianami pierścieniowymi, mikrometrem do gwintów albo przyrządem optycznym, gwint wewnętrzny sprawdzianami trzpieniowymi.³

Śruba M8 nie ma 8 mm grubości. W zwykłej tolerancji 6g jej średnica zewnętrzna wynosi od 7,760 do 7,972 mm; gwint nakrętki w 6H zaczyna się od 8,000 mm.³
Śruba i nakrętka mają różne średnice wewnętrzne. W M8 rdzeń śruby ma od 6,272 do 6,438 mm, a średnica wewnętrzna gwintu nakrętki od 6,647 do 6,912 mm. Dla otworu pod gwint liczy się wartość nakrętki.²³
6g i 6H to standard dla śrub i nakrętek bez powłoki galwanicznej albo z cienką powłoką. Przy grubych powłokach albo gdy potrzeba więcej luzu, Reyher zaleca 6e i 6G.³ Cyfra oznacza szerokość pola tolerancji, litera jego położenie; małe litery dotyczą gwintów zewnętrznych, wielkie wewnętrznych.³

Rozłożony wachlarzowo wzornik do gwintów z wieloma stalowymi listkami, napis Whitworth 55° — **Wzornik do gwintów**Do gwintów Whitwortha i metrycznych: każdy listek ma zarys zębów jednego skoku.Fot. CEphoto, Uwe Aranas, CC BY-SA 3.0, Wikimedia Commons

Przykład M8

Wymiary graniczne w mm

d	Ø zewnętrzna śruby (6g): 7,760–7,972
d₂	Ø podziałowa śruby: 7,042–7,160
d₃	Ø rdzenia śruby: 6,272–6,438
D₂	Ø podziałowa nakrętki (6H): 7,188–7,348
D₁	Ø wewnętrzna nakrętki (6H): 6,647–6,912

Wybór z ISO 965-2, cytowany za Reyherem, tabela 4.³

Rodzaje gwintów

Nie każdy gwint jest metryczny

Na rurach i armaturze, na śrubach według norm amerykańskich i na śrubach pociągowych spotkasz inne zarysy niż metryczny gwint ISO. Najważniejsze w skrócie, według przeglądu gwintów firmy Reyher i informacji Austrian Standards.¹⁴

Osiem czarnych śrub z łbem sześciokątnym i różnymi gwintami, ułożonych łukiem obok siebie — **Osiem gwintów obok siebie**Od lewej: M12 z gwintem lewym, M12, M12×1,5, M12×1,25, 1/2″ UNF, 1/2″ UNC, 1/2″ BSW i 1/2″ BSF (Whitworth drobnozwojny), wszystkie z łbem sześciokątnym.Fot. Christoph Roser at AllAboutLean.com, CC BY-SA 4.0, Wikimedia Commons

Gwint	Przykład	Kąt	Norma	Typowe zastosowanie
M zwykły	M 20×80	60°	ISO 724, DIN 13-1	ogólne
M drobnozwojny	M 20×2×80	60°	ISO 724, DIN 13-2 do 13-11	gdy skok gwintu zwykłego jest za duży
UNC, UNF	3/4-10 UNC, 3/4-16 UNF	60°	ASME B1.1	gwinty calowe według norm USA
G	G 3/4	55°	ISO 228-1	rury i armatura; nie uszczelnia w gwincie
R i Rp	R 3/4	55°	EN 10226-1	rury gwintowane i łączniki; R jest stożkowy (1:16) i uszczelnia w gwincie
Tr	Tr 20×4	30°	ISO 2901 do 2904, DIN 103	ogólne, także jako gwint ruchowy

Rodzaje gwintów w porównaniu

Metryczny, calowy, rurowy czy trapezowy: norma, kąt gwintu, skok i zastosowanie siedmiu gwintów, które najczęściej spotyka się w warsztacie i w instalacjach w domu.

	M zwykłymetryczny	UNCcalowy	Grurowy
Norma i zarys
Norma	ISO 724, DIN 13-1	ASME B1.1 (USA), BS 1580 (Wielka Brytania)	ISO 228-1 (dawniej DIN 259)
Kąt gwintu	60°	60°	55°
Kształt	walcowy	walcowy	walcowy
System miar	metryczny (mm)	cale, zwoje na cal	rozmiar calowy, zwoje na cal
Oznaczenie (przykład)	M 20x80	3/4-10 UNC	G 3/4
Wymiary
Typowy skok albo liczba zwojów na cal	M6: 1 mm · M10: 1,5 mm · M20: 2,5 mm	1/4″: 20 · 1/2″: 13 · 3/4″: 10 · 1″: 8 zwojów na cal	1/8″: 28 · 1/4″ i 3/8″: 19 · 1/2″ do 7/8″: 14 · od 1″: 11 zwojów na cal
Zakres wielkości	1 do 68 mm	nr 1 do 4 cali (w tabeli)	1/16 do 6 cali
Wiertło pod gwint (przykład)	M8: 6,8 mm	1/4-20: 5,1 mm	G 1/2: 19,0 mm
Zastosowanie
Uszczelnia w gwincie	nie jest wymieniany jako gwint uszczelniający	nie jest wymieniany jako gwint uszczelniający	nie: do połączeń, które nie uszczelniają się w gwincie
Typowe zastosowanie	ogólne	części złączne z gwintem calowym według norm USA	rury, połączenia rurowe i armatura

Cale i rury

Trzy pułapki przy mierzeniu

1/4-20 UNC to nie M6. Średnica wynosi 6,350 mm, a skok 25,4 ÷ 20 = 1,27 mm zamiast 1 mm. Wierci się wiertłem 5,1 zamiast 5,0 mm.¹²⁵
G 1/2 nie ma 12,7 mm. Rozmiar calowy gwintu rurowego nie jest wymiarem gwintu: G 1/2 ma 20,955 mm średnicy zewnętrznej i 14 zwojów na cal.⁶ Otwór pod gwint: 19,0 mm.²
Szczelny czy nie: G służy do połączeń, które nie uszczelniają się w gwincie. Stożkowy gwint zewnętrzny R razem z walcowym gwintem wewnętrznym Rp uszczelnia się w gwincie.⁴

Skok czy zwoje

Jak liczy się gwinty calowe

Gwinty metryczne podają skok w milimetrach. Gwinty calowe i rurowe podają zamiast tego, ile zwojów przypada na jeden cal, czyli na 25,4 mm.¹⁵

1/4″	UNC 20 · UNF 28 · gwint rurowy 19 zwojów
1/2″	UNC 13 · UNF 20 · gwint rurowy 14 zwojów
3/4″	UNC 10 · UNF 16 · gwint rurowy 14 zwojów
1″	UNC 8 · UNF 12 · gwint rurowy 11 zwojów

Zwoje na cal według Reyhera, tabela 6.¹

Klasy właściwości (wytrzymałości)

Co znaczą 8.8, 10.9 i 12.9

Dwie liczby na łbie stalowej śruby to kod z normy ISO 898-1 (w Polsce PN-EN ISO 898-1). Pierwsza liczba razy 100 daje wytrzymałość na rozciąganie w N/mm². Pierwsza razy druga razy 10 daje granicę plastyczności, a od 8.8 umowną granicę plastyczności 0,2 %.¹

8.88 × 100 = 800 N/mm² wytrzymałości na rozciąganie8 × 8 × 10 = 640 N/mm² granicy plastyczności

Klasa	R_m nominalna	R_m min.	R_eL lub R_p0,2 nominalna	R_eL lub R_p0,2 min.	Wydłużenie A min.
4.6	400	400	240	240	22 %
4.8	400	420	320	340	–
5.6	500	500	300	300	20 %
5.8	500	520	400	420	–
6.8	600	600	480	480	–
8.8 (do M16)	800	800	640	640	12 %
8.8 (powyżej M16)	800	830	640	660	12 %
9.8 (do M16)⁷	900	900	720	720	10 %
10.9	1000	1040	900	940	9 %
12.9	1200	1220	1080	1100	8 %

Wartości według ISO 898-1 w temperaturze pokojowej (ok. +20 °C), cytowane za Reyherem (Technische Informationen TI-232); 9.8 według wyciągu z normy w materiałach Würth, bo Reyher nie podaje tej klasy.¹⁷ Dla 4.8, 5.8 i 6.8 obie tabele nie podają wydłużenia po rozerwaniu na próbce toczonej.¹⁷ Według normy śruby od M5 oznacza się znakiem producenta i klasą właściwości, śruby z łbem sześciokątnym i śruby z łbem walcowym z gniazdem sześciokątnym w miarę możliwości na łbie.¹

Klasy właściwości śrub w porównaniu

Śruby stalowe według ISO 898-1 i śruby nierdzewne według ISO 3506-1 obok siebie: wytrzymałość, wydłużenie, twardość, materiał i oznaczenie. Wartości z materiałów technicznych firm Reyher i Würth.

	8.8stal	10.9stal	A2-70nierdzewna
Wytrzymałość
Nominalna wytrzymałość na rozciąganie Rm, nom N/mm²	800	1000	–
Minimalna wytrzymałość na rozciąganie Rm, min N/mm²	800 (powyżej M16: 830)	1040	700
Granica plastyczności ReL lub umowna granica plastyczności Rp0,2, min N/mm²	640 (powyżej M16: 660)	940	450
Stosunek granicy plastyczności do wytrzymałości	0,8	0,9	≈ 0,64
Granica plastyczności w +200 °C N/mm²	540	790	≈ 360
Odkształcenie i twardość
Wydłużenie po rozerwaniu A, min	12 %	9 %	0,4 · d (w mm)
Twardość Vickersa HV	250–320 (powyżej M16: 255–335)	320–380	–
Materiał i oznaczenie
Materiał i obróbka cieplna	ulepszana cieplnie (hartowana i odpuszczana): stal węglowa, także z dodatkami, np. boru, Mn lub Cr	ulepszana cieplnie (hartowana i odpuszczana): stal węglowa, także z dodatkami, np. boru, Mn lub Cr, albo stal stopowa	austenityczna stal chromowo-niklowa, np. 1.4301; umocniona na zimno, nie da się jej zahartować
Oznaczenie	„8.8” i znak producenta, w miarę możliwości na łbie	„10.9” i znak producenta, w miarę możliwości na łbie	„A2-70” (gatunek stali i klasa właściwości) i znak producenta
Kod barwny prętów gwintowanych (DIN 976)	żółty drogowy	biel perłowa	zieleń drogowa
Praktyka
Pasująca nakrętka (klasa właściwości)	8	10	–
Zakres gwintów dla wartości z tabeli	wartości osobno do M16 i powyżej M16	–	do M24; powyżej według uzgodnienia

Więcej niż dwie liczby

Co jeszcze zdradza klasa

Od 8.8 ulepszane cieplnie: te śruby hartuje się i odpuszcza; od klasy 8.8 jest to obowiązkowe.⁸ Klasy do 6.8 wykonuje się ze stali węglowej, 12.9 ze stali stopowej.⁹
Twardsze, ale mniej ciągliwe: twardość Vickersa rośnie od 120–220 HV w klasie 4.6 do 385–435 HV w klasie 12.9. Wydłużenie po rozerwaniu spada z co najmniej 22 % do 8 %.¹
9.8 tylko do M16: dla większych średnic tej klasy nie ma.⁷
Ciepło obniża wytrzymałość: 8.8 ma w +200 °C jeszcze 540 N/mm² granicy plastyczności, w +300 °C 480 N/mm². Długotrwała praca w podwyższonej temperaturze może prowadzić do wyraźnej relaksacji naprężeń.¹
Zero z przodu: śruby o obniżonej nośności, np. śruby z łbem walcowym niskim (DIN 7984), mają z przodu zero: 08.8.¹

Śruba i nakrętka

Jaka nakrętka pasuje?

Dla nakrętek o wysokości od 0,8 d pierwsza liczba klasy śruby daje klasę nakrętki: do 8.8 pasuje nakrętka klasy 8, do 10.9 klasy 10.¹⁰ Nakrętkę wyższej klasy można na ogół stosować zamiast nakrętki niższej klasy.¹⁰

Niskie nakrętki o wysokości od 0,5 d do 0,8 d mają z przodu zero, np. 05: z powodu małej wysokości nie przeniosą siły śruby albo przeniosą ją tylko częściowo.¹⁰

Bez momentów dokręcania. O właściwym momencie dokręcania decydują warunki tarcia w połączeniu śrubowym (wytyczna VDI 2230).¹ Dlatego nie podajemy tu wartości: należą do dokumentacji konstrukcji albo producenta.

Stal nierdzewna

A2-70 i A4-80: jak czytać śruby nierdzewne

Na śrubach nierdzewnych jest litera, cyfra i liczba. W A2-70 litera A oznacza stal austenityczną, 2 typ stopu w tej grupie, a 70 wytrzymałość na rozciąganie co najmniej 700 N/mm².¹¹

Nie da się ich zahartować: stali austenitycznych nie można utwardzić przez hartowanie; wytrzymałość zyskują przez umocnienie na zimno podczas kształtowania.¹²
A2 czy A4: A2 to najczęściej stosowany gatunek na prasowane części złączne. A4 zawiera dodatek molibdenu, często nazywa się ją „kwasoodporną” i jest wyraźnie bardziej odporna na korozję.¹²
Uwaga na chlorki: A1 do A3 nie nadają się do środowisk z chlorkami, np. basenów, w których chlor służy do czyszczenia, ani do wody morskiej. A4 wytrzymuje niektóre środowiska z chlorkami, ale takich basenów i wielu środowisk morskich również nie.¹²
Magnetyczne? Po wyżarzaniu stale austenityczne zwykle nie są magnetyczne; obróbka plastyczna na zimno przy produkcji może jednak zostawić szczątkowy magnetyzm.¹²
Oznaczenie od M5: znak producenta, gatunek stali i klasa właściwości, czyli np. „A2-70”.¹²

ISO 3506-1

Wytrzymałość A2 i A4

Klasa	R_m min.	R_p0,2 min.	A min.
50	500	210	0,6 d
70	700	450	0,4 d
80	800	600	0,3 d

R_m i R_p0,2 w N/mm². A to wydłużenie po rozerwaniu jako trwałe wydłużenie całej śruby w mm, d to średnica nominalna. Klasa 50 obowiązuje do M39, klasy 70 i 80 do M24.¹²¹³ W +200 °C zostaje 80 % granicy plastyczności, w +400 °C 70 %.¹²

Zabezpieczanie śrub

Dlaczego śruby się luzują

Połączenie śrubowe trzyma, dopóki działa siła napięcia wstępnego. Reyher, za normą DIN 25201-4, rozróżnia dwie drogi jej utraty: luzowanie i samoczynne odkręcanie się.¹⁴

Luzowanie

Połączenie osiada

Pełzanie i osiadanie, czyli wygładzanie się nierówności powierzchni, obniżają siłę napięcia wstępnego, w skrajnym przypadku do zera. Im więcej styków, tym większe osiadanie: każda zbędna podkładka to kolejny styk.¹⁴

Dlatego miękkie podkładki według DIN 125 o twardości 140 HV nie pasują do połączeń o wysokiej wytrzymałości od klasy 8.8. Większe długości ścisku, np. z tulejami podatnymi albo śrubami z przewężonym trzpieniem, lepiej wyrównują straty z osiadania.¹⁴

Samoodkręcanie

Siły poprzeczne odkręcają nakrętkę

Gdy części pod zmiennym obciążeniem poprzecznym przesuwają się względem siebie, powstaje moment odkręcający, który może pokonać samohamowność w gwincie i na powierzchniach oporowych. Zależnie od częstotliwości zmian obciążenia połączenie luzuje się i w końcu rozpada.¹⁴

Pomagają: większa siła napięcia wstępnego, bardziej podatna śruba, większe tarcie, śruby pasowane albo kołki przeciw poślizgowi poprzecznemu, elementy blokujące i klej.¹⁴

Zabezpieczenie	Co daje	Na co uważać
Zabezpieczenie przed zgubieniem	zapobiega rozpadnięciu się połączenia, ale nie spadkowi siły napięcia wstępnego; np. nakrętki z elementem zaciskowym, powłoki zaciskowe, śruby wygniatające gwint	zwykle zostaje około 20 % siły napięcia wstępnego
Zabezpieczenie przed samoodkręceniem	zapobiega samoczynnemu odkręcaniu się: kształtowo przez ząbki lub żebra blokujące, podkładki klinujące albo klejem	siła napięcia wstępnego zwykle nie spada poniżej 80 %; ząbki blokujące mocno zmieniają współczynniki tarcia
Zabezpieczenie klejem	mikrokapsułki z klejem i utwardzaczem na gwincie albo anaerobowy klej w płynie; zabezpiecza i uszczelnia jednocześnie, zwykle po 24 godzinach	zależnie od produktu wytrzymuje tylko od 110 do 200 °C

Według Reyhera, Technische Informationen TI-256 i TI-257.¹⁴ Elementy zabezpieczające ze stali austenitycznych A1 do A5 nie są sprężyste i nie wyrównają osiadania sprężynowaniem.¹⁴

Otwór pod gwint

Najpierw wiercenie, potem gwintowanie

Zanim nagwintujesz otwór, trzeba go wywiercić. Zasada praktyczna: średnica otworu pod gwint ≈ średnica nominalna − skok. Dla M8 to 8 − 1,25 = 6,75 mm; wierci się wiertłem 6,8 mm.²¹⁵

Tabela producenta podaje też, w jakich granicach może leżeć średnica wewnętrzna gwintu nakrętki: dla M8 od 6,647 do 6,912 mm (klasa tolerancji 6H).²

Kalkulator otworu

Cała tabela

Najczęstsze rozmiary

Gwint	Skok P	Wiertło pod gwint
M3	0,50 mm	2,50 mm
M4	0,70 mm	3,30 mm
M5	0,80 mm	4,20 mm
M6	1,00 mm	5,00 mm
M8	1,25 mm	6,80 mm
M10	1,50 mm	8,50 mm
M12	1,75 mm	10,20 mm
M16	2,00 mm	14,00 mm

Wartości: Hartner.² Lista gwintów warsztatu mechaniki precyzyjnej Uniwersytetu w Ratyzbonie podaje dla tych rozmiarów te same otwory.¹⁶

Naprawa gwintu

Zerwany gwint? Wkładka gwintowa z drutu

Wkładka gwintowa z drutu to spirala z drutu o przekroju rombowym. Zwinięta ma dwa zarysy gwintu: zewnętrzny do przygotowanego gwintu w przedmiocie i wewnętrzny dla śruby.¹⁷

Zastępuje uszkodzone albo zużyte gwinty, a od początku może służyć jako wytrzymały gwint wewnętrzny, w materiałach metalowych i niemetalowych.¹⁷
Jest znormalizowana w DIN 8140; część 2 dotyczy gwintu pod wkładkę, oznaczenie EG M.⁴¹⁷
Forma A jest walcowa. Forma B ma w środku zwoje zaciskowe przeciw samoczynnemu luzowaniu i jest barwiona na czerwono.¹⁷
Standardowy materiał to stal nierdzewna 18.8 (A2). Długość nominalna, np. 1,5 d, zależy od materiału przedmiotu i od klasy właściwości śruby.¹⁷
Kolejność: wiercenie, gwintowanie gwintu pod wkładkę, wkręcenie wkładki, odłamanie zabieraka przy karbie.¹⁷

Wkładka gwintowa: srebrna spirala z drutu o przekroju rombowym — **Wkładka gwintowa z drutu**Wkładka do M14×1,25, taka jak do naprawy zerwanych lub zużytych gwintów.Fot. cav, domena publiczna, Wikimedia Commons

Większe wiertło

Wiertło pod gwint wkładki

Gwint	Zwykle	Pod wkładkę (EG)
M4	3,3 mm	4,2 mm
M5	4,2 mm	5,25 mm
M6	5,0 mm	6,3 mm
M8	6,8 mm	8,4 mm
M10	8,5 mm	10,5 mm
M12	10,2 mm	12,5 mm

Wartości: Hartner, kolumna z gwintem EG pod wkładki z drutu według DIN 8140.² Reyher podaje dla M5 5,2 zamiast 5,25 mm.¹⁷

Na kanale

Planowane filmy na ten temat

W planachDlaczego śruby się luzują i co naprawdę pomagaSprawdzamy mity, z tabelą zabezpieczeń
W planachGwinty bez tajemnic: skok, kąt gwintu, gwint zwykły i drobnozwojnyFilm z tabelą gwintów
W planachCo znaczą 8.8, 10.9 i 12.9 na łbie śruby?Film z tabelą klas właściwości
W planachKrzyżak, gniazdo sześciokarbowe, gniazdo sześciokątne: skąd tyle rodzajów napędu śrubHistoria z rysunkami

Subskrybuj na YouTube

Na warsztat

Ściąga: gwinty

Jedna strona do wydruku: metryczne gwinty zwykłe i drobnozwojne ze skokiem, wiertłem pod gwint i średnicą wewnętrzną gwintu nakrętki, do tego zasada praktyczna dla otworu pod gwint. Każda wartość ze źródłem.

M1 do M24 i 17 popularnych gwintów drobnozwojnych
Wiertło pod gwint według tabeli producenta, z tolerancją gwintu nakrętki
Raz w tygodniu: nowy film z artykułem

Pobierz ściągę (PDF)

Wpisz swój adres e-mail, a wyślemy Ci ściągę w PDF.

Zapisy ruszą za kilka dni. Do tego czasu zasubskrybuj kanał na YouTube, a od razu się dowiesz, gdy ściąga będzie gotowa.