Что лучше гвоздь или шуруп?

Данной статьей мы ставим цель разобраться в технических особенностях двух общеизвестных крепежных элементов. Естественно у каждого из них есть определенные особенности, как положительные, так и отрицательные. Кроме того, прочитав данную статью Вам самостоятельно предлагается понять почему для крепежа Гвозdeck CLASSIC предлагается использовать гвозди или шурупы HECO Fix-plus, для крепежа Гвозdeck TWIN и Гвозdeck PRO – шурупы HECO Fix-plus, а для крепежа ПланФИКС только гвозди. Рассмотрим гвоздь.

Гвоздь известен с давних времен как универсальное средство соединения двух частей деревянных конструкций.

Так и хочется сказать: в старые добрые времена, когда гвоздь уже был солидным мужчиной, папа и мама шурупа еще ходили в садик!

Гвоздь изготавливается из термически необработанной стальной проволоки, а точнее из проволоки круглого или квадратного сечения. Термически необработанная стальная проволока – это проволока, получаемая из стали путем холодного проката и формовки. Существует ряд ГОСТов на производство гвоздей, например, на проволоку для гвоздей - ГОСТ 3282-74, а на технические требования к гвоздям – ГОСТ 283-75. Гвозди изготавливаются методом холодной штамповки на специальных автоматических станках и могут выпускаться без защитного покрытия или покрываться защитным составом. Существуют различные типы гвоздей – «простые» и «хитрые».

К простым гвоздям отнесем гладкие гвозди круглого сечения. Гвозди строительные имеют гладкую поверхность и предназначены для скрепления деревянных деталей и конструкций. Тело строительного гвоздя имеет в поперечном сечении круглую форму.

Гвозди толевые круглые предназначены для крепления мягкого листового материала (толь, рубероид). Толевые гвозди имеют широкую и плоскую шляпку.

Гвозди кровельные предназначены для крепления металлических кровельных листов к деревянным стропилам. Отличительной особенностью их является то, что они, как правило, используются вместе с плоской металлической шайбой и резиновой прокладкой в размер шайбы. Кровельные гвозди выпускаются исключительно оцинкованными.

Гвозди отделочные - гвозди круглого сечения с небольшой головкой, как правило, имеют защитное декоративное покрытие белого, коричневого, черного или желтого цвета. Торцевая поверхность головки отделочного гвоздя должна быть рифленой или гладкой.

Гвозди накатные имеют тело периодического профиля и выглядят как шуруп. Гвозди проволочные со стержнем периодического профиля применяются в неразъемных конструкциях, где необходима высокая прочность скрепления деревянных деталей.

Немного о «хитрых» гвоздях

Гвозди квадратно-винтовые и с треугольной насечкой имеют отличную от гладкой поверхность и предназначены для соединения деревянных деталей, половых досок и деревянных конструкций, где требуется высокая прочность соединяемых деталей. Винтовой гвоздь изготавливается из стальной проволоки квадратного сечения с навивкой граней.

Теперь внимание! Строительные гвозди никогда массово не производились из нержавеющей стали, только под спецзаказ для кораблестроения. Почему?

Во-первых, это дорого, т.к. нержавеющий металл в несколько раз дороже черного даже оцинкованного, а, во-вторых,….

Вспомнилась одна история. Один знакомый, несколько десятков лет назад занимался производством гвоздей и как-то по случаю купил проволоку из нержавейки. Так как он в то время строил дачный дом, то решил сделать его «вечным», т.е. использовать нержавеющие гвозди. Подумал и сделал, наштамповал гвоздей из нержавейки и выдал их бригаде строителей для работы. К концу лета стройка была завершена. Домик постоял осень, зиму, часть весны. По весне знакомый поехал на дачу. Приехал и обомлел. Гвозди во многих местах вылезли из доски от 5 до 10 миллиметров. Начал вспоминать: вроде, когда со строителями рассчитывался, все было нормально, денег заплатил, как просили. Чудо или проклятое место? Потом сообразил! Под действием ряда факторов, а именно, ветровой и снеговой нагрузки, колебаний почвы, усушки-разбухания древесины домик слегка «гулял», место контакта «гвоздь-дерево» не окислилось и вот результат. Нержавеющие гвозди вытаскивать не стал, т.к. понял, что все не вытащить, а рядом с ними пришлось забить еще простые оцинкованные.

Многие помнят, что в месте контакта «гвоздь-дерево» происходит следующее: древесина окисляется и чернеет, гвоздь окисляется и ржавеет. На древесине вокруг шляпки гвоздя образуется черный ореол. В какой-то момент при желании вытащить длинный гвоздь понимаешь, что это очень трудно и иногда даже невозможно. Правда постепенно место соединения «расшатывается» вследствие гниения древесины и уменьшения диаметра тела гвоздя из-за коррозии.

Вывод таков – если хочешь получить надежное соединение, то место контакта «гвоздь-дерево» должно окисляться, но не быстро. Или гвоздь должен быть «хитрым».

Теперь рассмотрим шуруп

Итак, согласно ГОСТ 27017-86, шуруп – это крепежное изделие в форме стержня (тела) со специальной наружной резьбой, резьбовым коническим концом и головкой на другом конце. Шурупы обычно изготавливаются из малоуглеродистых сталей (Ст1, Ст2, СтЗ, и т. д.), реже - из нержавеющей стали, латуни или бронзы. Отметим и обязательно запомним, что резьба шурупа имеет заостренный треугольный профиль, большую ширину впадины по сравнению с шириной зуба и тело шурупа. Диаметр тела шурупа составляет 0,55 – 0,7 от внешнего диаметра резьбы. Способ монтажа шурупа заключается во вворачивании в предварительно подготовленное отверстие. Подготовка отверстия сводится к прокалыванию детали острым предметом или засверливанию. Диаметр отверстия должен составлять 0,6-0,7 диаметра внешней части резьбы шурупа.

Шуруп в отличие от гвоздя используется для крепления одной детали к другой. Детали могут быть изготовлены из различных материалов – древесина, пластмасса, металл и т.д. Существуют разновидности шурупов, которые не требуют предварительного засверливания деталей. Они называются саморезами, или самонарезающимися винтами. Саморез – это усовершенствованный шуруп, который имеет существенные конструктивные особенности: форма и шаг резьбы, конец стержня и головки. Саморезы существенно упрощают и ускоряют процесс монтажа деталей, т.к. преимущественно не требуют предварительного засверливания. Рассмотрим части шурупа.

Головка шурупа

Головка шурупа - часть крепежного изделия, имеющего стержень, служащая для передачи крутящего момента и образования опорной поверхности. Использование того или иного вида головки определяется требуемыми условиями и особенностями монтажа, материалами соединяемых деталей и возникающими при вкручивании нагрузками, эстетическими требованиями и т. д.

Шлицы головки

Шлицы головки служат для передачи крутящего момента от инструмента (отвертки, биты) собственно к телу шурупа. На сегодняшний день они отличаются многообразием. Самый традиционный тип шлица - прямой, но в последнее время он применяется все реже. Коренной перелом в развитии конструкций шлицев произошел после внедрения крестообразного шлица PН, который заметно упростил и ускорил процесс завинчивания. Следующим этапом развития крестообразного шлица стал шлиц PZ, который способен передать больший крутящий момент благодаря меньшему углу при вершине, дополнительным усикам и отсутствию наклона боковой рабочей поверхности относительно вертикальной плоскости.

Конструктивные особенности шлица PZ обеспечивают меньшее усилие, выталкивающее инструмент из шлица, и облегчается приложение крутящего момента. Шлиц PZ критичен к размеру биты и требует более точного центрирования системы «бита-шлиц». Еще большие усилия передаются шлицем TORX. Шлиц TORX требует очень точного совмещения системы «бита-шлиц» и используется, как правило, для мощных шурупов. Существуют еще квадратные шлицы и внутренние и внешние шестигранники, однако они применяются достаточно редко. Есть еще двойные шлицы, например, внешний под шестигранную головку и внутренний типа TORX. Двойной шлиц используется в том случае, если шуруп имеет длинное тело и в процессе вворачивания при начальном небольшом усилии используется внутренний шлиц, а при окончательной подтяжке с большим усилием – внешний.

Стержень и резьба

Материалы, которые можно скрепить с помощью шурупа, во многом определяются его типом резьбы. Кроме различий резьбы по размеру (диаметру), шагам и количеству заходов, имеются отличия по углам при вершине профиля. Чем меньше указанный угол, тем легче закручивается шуруп и формируется резьба в отверстии, выше самонарезающие свойства. Традиционные шурупы, имеют угол зубца резьбы 60 градусов. Саморезы изготавливаются с углом зубца резьбы до 45 градусов. Угол зубца резьбы шурупа определяется материалом для которого предназначен шуруп. Чем выше плотность материала тем больше угол зубца резьбы. Снижение сопротивления шурупа при его вворачивании позволяет уменьшить сроки и стоимость монтажных работ. Поэтому производители качественных шурупов вводят специальные конструктивные элементы, например, на резьбе выполняются насечки, создающие дополнительные режущие кромки, или сама резьба изготавливается с волнообразной режущей кромкой (шурупы HECO, SPAX). Такая резьба позволяет снизить усилие при вворачивании в 2 раза и увеличить сопротивление выдергиванию до 1,5 раза.

Для надежного крепления шурупом деталей могут использоваться шурупы с переменным шагом резьбы или последовательно расположенными двумя резьбами. Для увеличения скорости монтажа могут использоваться шурупы с несимметричным профилем зубца резьбы, которые легко забиваются или вворачиваются. Как правило данные шурупы применяются совместно с дюбелем. И пара «шуруп с несимметричным профилем зубца резьбы – дюбель» называется дюбель-гвоздь. Строго говоря, эти шурупы являются крепежным элементом, средним между шурупом в обычном понимании этого слова и винтовым гвоздем.

Форма конца шурупа

Форма конца шурупа также определяется его назначением. Наиболее распространены шурупы с обычным резьбовым коническим концом. Они различаются значением угла захода. У классических шурупов по ГОСТ 1144-80, 1145-80, 1146-80 этот угол составляет 40°. У саморезов он значительно меньше (например, у черных саморезов по гипсокартону - 26-28°, у универсальных - 20-30°). С его уменьшением облегчается начальное внедрение шурупа в материал, увеличиваются самонарезающие свойства шурупа. Для повышения этих показателей применяются и дополнительные конструктивные решения. Особый интерес представляют саморезы со сверлом, которые гарантировано создают отверстие в материале перед нарезанием в нем резьбы при выполнении одной единственной операции - завинчивания. Это резко сокращает время, необходимое для закрепления деталей на любой основе, в том числе из твердых материалов (металлы). Конец формы сверла различается не только по длине, но и по диаметру. Саморезы со сверлом могут иметь диаметр сверла, равный диаметру стержня (такие крепежные детали используются при работе с металлами, в первую очередь, алюминий и сталь), и диаметр меньше диаметра стержня (для мягких материалов, прежде всего, для древесины и материалов на ее основе). В зависимости от области применения шурупы могут быть изготовлены из различных материалов или иметь специальные покрытия. В отдельных случаях, например, для крепления деталей на легкие плиты (сэндвич-плиты), применяются шурупы и саморезы специальной конструкции. Размеры шурупов приводятся в стандартах, при этом следует отметить, что российские и зарубежные стандарты имеют ряд отличий.

Выводы. Шуруп обеспечивает более прочное соединение деталей по сравнению с соединением гвоздями, может быть использован для соединения деталей из различных материалов. Шуруп в работе требует больших усилий, специального инструмента.

Согласно СТО-36554501-002-2006, гвозди и шурупы работают на сдвиг и на выдергивание.

В разделе «Соединения на гвоздях и шурупах, работающих на сдвиг» в п.5.22. указано, что «применение шурупов в качестве нагелей, работающих на сдвиг, допускается в односрезных соединениях со стальными накладками и накладками из бакелизированной фанеры…». В п.5.18 указано, что «..при расчетах работы на сдвиг учитывается только внутренний диаметр шурупа…», а он, как вы помните, составляет 0,55-0,7 внешнего диаметра резьбы шурупа. Причем, для односрезных соединений со стальными накладками необходимо обеспечить отверстие в накладке диаметром равным диаметру внешней резьбы шурупа. Получается, что при работе на сдвиг использование шурупа нецелесообразно по экономическим соображениям, т.к. их надо больше чем гвоздей раза в два, нужен более сложный инструмент, их надо вворачивать и такое соединение опасно при динамических нагрузках.

В разделе «Соединение на гвоздях и шурупах, работающих на выдергивание» в п.5.24 четко указано, что «Соединение гвоздей выдергиванию допускается учитывать во второстепенных элементах (настилы, подшивка потолков и т.д.) или в конструкциях, где выдергивание гвоздей сопровождается одновременной работой их как нагелей…». В этом же пункте указано, что «не допускается учитывать работу на выдергивание гвоздей, забитых в заранее просверленное отверстие, забитых в торец (вдоль волокон), а также при динамических воздействиях на конструкцию». Все! Констатируем фиаско гвоздя при его работе на выдергивание!

Так все-таки что же лучше шуруп или гвоздь?

Разложим по полочкам плюсы и минусы

Минусы гвоздя

В простом исполнении гвоздь менее надежен при притягивании одной детали к другой. Надежность крепления может быть обеспечена дополнительными усилиями, например, загибкой гвоздя с тыльной стороны детали или его наклонным положением в детали. Наклонное положение гвоздя в детали может вызвать нежелательное смещение одной детали относительно другой при монтаже.
Гвоздь используется преимущественно для соединения деталей из древесины или соединения детали с предварительно просверленным отверстием к детали из древесины. Причем диаметр отверстия д.б. равен диаметру тела гвоздя. Это влечет применение дополнительных инструментов и усилий.
Гвоздь плохо работает на выдергивание.
Используется только при работе с древесиной.

Минусы шурупа

Шуруп требует для монтажа шуруповерт с набором бит. Про отвертку предлагаю забыть сразу, если надо ввинтить более десятка шурупов.
Многообразие шлицев головки шурупа вызывает необходимость всегда иметь их во всем ассортименте (PH, PZ, TORX, внутренний шестигранник, внешний шестигранник, плоский шлиц и еще все, что перечислено ранее по номерам).
В простом исполнении шуруп требует засверливания.
Шуруп плохо работает на сдвиг.

Плюсы гвоздя

Большое сечение тела гвоздя и его гладкая поверхность позволяет эффективно использовать его при работе на сдвиг.
Нужен минимальный и простой набор инструментов – молоток или еще что-нибудь тяжелое, которое при ударе по гвоздю не развалится.
«Хитрые» гвозди можно использование на выдергивание.

Плюсы шурупа

Может быть использован при работе с различными материалами.
Хорошо работает на выдергивание.
Очень критичен к качеству материала, из которого изготовлен. Наверное, тот, кто самостоятельно и много вворачивал шурупы вспомнит, что нечасто, но у шурупа при вворачивании и еще чаще при выворачивании срезается головка. Это происходит с известной маркой – «NONAME» или «ТАЙВАНЬ».
Качественные шурупы имеют утолщение у основания головки, что позволяет приравнивать их к гвоздям при работе на сдвиг.

Итак, общий вывод. Перед гвоздем стоит склонить шляпу, он все-таки голову держит высоко и в некоторых вопросах незаменим. Однако его противник шуруп наступает на пятки и даже кое в чем опережает.