Șuruburi autoforante din oțel inoxidabil vs. șuruburi autofiletante: un ghid tehnic pentru construcții și fabricarea metalelor

Un șurub autoforant din oțel inoxidabil este un dispozitiv de fixare care combină un vârf de găurire și filetare pe o singură tijă, permițându-i să găurize, să bată și să fixeze într-o singură operațiune continuă. Spre deosebire de un șurub standard care necesită o gaură pilot pre-forată, șurubul autoforant are un vârf de tăiere care seamănă cu un burghiu mic. Când este condus de o unealtă electrică la viteză adecvată, punctul de foraj pătrunde în material, creând o gaură. Firele se cuplează apoi cu părțile laterale ale găurii, formând o îmbinare sigură. Șurubul este fabricat din oțel inoxidabil, care oferă o rezistență excelentă la coroziune în comparație cu oțelul carbon sau alternativele placate cu zinc. Procesul de fabricație implică o înclinare la rece pentru a forma capul și tija, rularea filetului pentru a crea firele și o operație de îndreptare specializată pentru șlefuirea geometriei punctului de foraj. Punctul de găurire trebuie să fie întărit pentru a tăia metalul. Pentru șuruburile autoforante din oțel inoxidabil, punctul de găurire este în mod obișnuit călit prin inducție pentru a obține duritatea necesară (45 până la 55 HRC), în timp ce restul șurubului rămâne puțin mai moale pentru a menține ductilitatea și pentru a evita ruperea fragilă sub cuplu. Pentru specificații tehnice detaliate, profesioniștii în aprovizionare se pot referi la șuruburi autoforante din oțel inoxidabil pagini de produse pentru fișele tehnice ale materialelor și rapoartele de testare.

Distincția dintre șuruburile autoforante și autofiletante este adesea înțeleasă greșit, dar este esențială pentru selectarea corectă a elementelor de fixare. Un șurub autofiletant are un vârf ascuțit, dar nu are caneluri de tăiere. Este nevoie de o gaură pilot pre-forată. Apoi șurubul taie sau formează fire în părțile laterale ale acelui orificiu pe măsură ce este antrenat. Șuruburile autofiletante sunt potrivite pentru materiale subțiri sau materiale moi unde pre-găurirea nu necesită prea mult timp. Un șurub autoforant are un punct de găurire cu caneluri de tăiere asemănător cu un burghiu elicoidal. Nu necesită o gaură pre-forată. Punctul de găurire pătrunde în material, apoi firele se cuplează. Șuruburile autoforante sunt mai rapide de instalat, deoarece elimină etapa de găurire separată. Cu toate acestea, au costuri materiale mai mari. Pentru aplicațiile care implică mai multe elemente de fixare (de exemplu, acoperișuri metalice cu sute de șuruburi pe acoperiș), economiile de muncă ale șuruburilor autoforante depășesc adesea costul mai mare al materialului. Pentru materiale groase (peste 6 mm), chiar și șuruburile autoforante pot necesita o gaură pilot, deoarece punctul de găurire are o lungime limitată. Tabelul de mai jos rezumă diferențele cheie.

Șuruburile autoforante din oțel inoxidabil sunt clasificate în funcție de dimensiunea punctului de găurire, ceea ce determină grosimea maximă a metalului pe care șurubul poate pătrunde. Cele mai comune dimensiuni ale punctelor sunt #2, #3, #4 și #5. Punctul #2 este cel mai mic și cel mai comun pentru aplicații de metal ușor. Poate găuri prin metal cu grosimi de până la 0,75 mm până la 1,5 mm, în funcție de duritatea materialului. Șuruburile cu punctul #2 sunt utilizate pe scară largă pentru atașarea tablelor metalice de acoperiș la pane de oțel cu grosimea de până la 1,2 mm. Punctul #3 are un vârf de foraj mai lung și poate pătrunde în metal cu o grosime de până la 2,0 mm. Este utilizat pentru cadre din oțel de grosime mai mare și aplicații industriale. Punctul #4 poate găuri prin metal cu o grosime de până la 3,0 mm și este specificat pentru conexiunile structurale și fabricarea metalelor grele. Punctul #5 este cea mai mare dimensiune comună, capabil să găurize prin metal cu o grosime de până la 5,0 mm până la 6,0 mm. Șuruburile cu punctul #5 sunt utilizate în construcțiile grele din oțel și montarea echipamentelor. Dincolo de dimensiunea punctului, geometria punctului de foraj (lungimea canelului, unghiul canelului și unghiul punctului) afectează și performanța. Un unghi punctual de 135 de grade este standard pentru găurirea generală a metalelor. Unele șuruburi specializate au un punct de 90 de grade pentru materialele subțiri sau un punct de 140 de grade pentru materialele mai dure. Tabelul de mai jos rezumă specificațiile punctului de foraj.

Șuruburile autoforante din oțel inoxidabil sunt disponibile în mai multe clase de aliaje, fiecare oferind diferite combinații de duritate, rezistență la coroziune și cost. Oțelul inoxidabil de gradul 410 este martensitic, ceea ce înseamnă că poate fi tratat termic la duritate ridicată (35 până la 45 HRC pentru corp, 45 până la 55 HRC pentru punctul de foraj). Această duritate este esențială pentru ca punctul de foraj să taie metalul. Gradul 410 oferă rezistență moderată la coroziune, potrivit pentru aplicații interioare și pentru utilizare exterioară non-marină. Este cea mai obișnuită calitate pentru șuruburi autoforante, datorită călirii sale. Oțelul inoxidabil de gradul 304 este austenitic și nu poate fi întărit prin tratament termic. Se bazează pe călirea prin muncă. Gradul 304 oferă rezistență la coroziune superioară până la 410 și este potrivit pentru aplicații exterioare, echipamente de procesare a alimentelor și uz general în exterior. Cu toate acestea, șuruburile 304 pentru aplicații de autoforare trebuie să aibă puncte de găurire care sunt prelucrate la rece pentru a obține o duritate, care este mai puțin consistentă decât 410 tratat termic. Oțelul inoxidabil de grad 316 conține molibden, care oferă o rezistență excelentă la cloruri (apă sărată, medii de coastă, săruri de dezghețare). Gradul 316 este specificat pentru aplicații marine, construcții de coastă și fabrici chimice. Are cea mai mare rezistență la coroziune, dar și cel mai mare cost. Pentru aplicații care necesită atât duritate ridicată, cât și rezistență ridicată la coroziune, unii producători produc șuruburi cu un corp din oțel inoxidabil 410 și un punct de găurire (pentru duritate) și o acoperire 304 sau 316 sau o construcție bimetală.

Șuruburile autoforante din oțel inoxidabil sunt disponibile în mai multe stiluri de cap și tipuri de antrenare, fiecare potrivit pentru diferite aplicații. Șuruburile cu cap șaibă hexagonal sunt cele mai comune pentru acoperișurile și placarile metalice. Capul hexagonal permite aplicarea unui cuplu ridicat, fără decapare. Saiba atasata (fie EPDM lipit, fie otel inoxidabil) ofera o functie de etansare la intemperii. Pentru acoperișurile metalice, șaiba EPDM se comprimă pe tabla de acoperiș, prevenind pătrunderea apei în jurul orificiului șurubului. Șuruburile cu cap cilindric au un cap bombat cu profil redus și sunt utilizate pentru fixarea tablei, conductele HVAC și asamblarea aparatelor unde se dorește un finisaj neted sau cu profil redus. Șuruburile cu cap plat (înecate) sunt proiectate pentru a sta la același nivel cu suprafața materialului. Sunt folosite acolo unde capul șurubului nu trebuie să iasă în afară, cum ar fi suprafețele finisate sau unde o altă componentă va fi plasată peste dispozitivul de fixare. Șuruburile cu cap plat necesită o gaură înfundată sau un material suficient de moale pentru a încorpora capul. Tipurile de antrenare includ hexagonal (pentru cap de șaibă hexagonal, antrenat cu o priză sau piuliță), Phillips (degajare transversală) și Torx (acționare stea). Unitățile Torx oferă cel mai bun transfer al cuplului și minimizează deplasarea (alunecarea biților din capul șurubului). Pentru șuruburile autoforante cu motor, sunt preferate unitățile Torx sau hexagonale, deoarece reduc oboseala instalatorului și defecțiunile unității.

Rezistența la coroziune este avantajul principal al șuruburilor autoforante din oțel inoxidabil față de alternativele din oțel carbon (zincat, galvanizat sau acoperit). Cu toate acestea, nu toate clasele de oțel inoxidabil oferă același nivel de protecție. Șuruburile de gradul 410 sunt potrivite pentru aplicații interioare: cadre de gips-carton, asamblare de mobilier, mașini de interior și orice mediu care nu este expus la umiditate sau substanțe chimice. Gradul 410 va prezenta rugină la suprafață în medii exterioare sau cu umiditate ridicată. Șuruburile de grad 304 sunt potrivite pentru aplicații exterioare: acoperișuri metalice (cu excepția zonelor de coastă), jgheaburi și burlane, echipamente de exterior, zone de procesare a alimentelor cu spălare și utilizare generală în exterior, unde expunerea la sare este minimă. Gradul 304 rezistă bine la coroziunea atmosferică, dar poate pătrunde în medii bogate în cloruri. Sunt necesare șuruburi de gradul 316 pentru aplicații de coastă și marine: clădiri pe o rază de 1 km de apă sărată, porturi și docuri, fabrici chimice, incinte pentru piscine și zone expuse la săruri de dezghețare. Gradul 316 oferă cea mai mare rezistență la coroziune. Pentru acoperișurile metalice din zonele de coastă, se recomandă cu tărie gradul 316. Utilizarea gradului 304 sau 410 într-un mediu de coastă va duce la coroziune prematură, defectarea elementelor de fixare și scurgeri de acoperiș. Tabelul de mai jos rezumă adecvarea mediului în funcție de grad.

Șuruburile autoforante din oțel inoxidabil sunt utilizate în mai multe industrii, cu specificații care variază în funcție de aplicație. Pentru acoperișurile metalice, cea mai comună specificație este un cap de șaibă hexagonal din oțel inoxidabil de gradul 304 sau 316 cu numărul 2 sau 3 puncte, cu șaibă lipită EPDM. Lungimea șurubului trebuie să fie suficientă pentru a pătrunde în tabla de acoperiș și pentru a angaja cel puțin trei filete complete în pana sau substructura de oțel. Un calcul tipic este grosimea totală a materialelor 3 mm cuplarea minimă a filetului. Pentru cadrele din oțel (construcții din oțel de ecartament ușor), șuruburile cu vârf #2 sau #3 cu cap cilindric sau cap bugle sunt utilizate pentru a fixa știfturile și șinele din oțel. Gradul 410 este de obicei suficient pentru încadrarea interioară. Pentru conductele HVAC, șuruburi autoforante cu vârful #2 și cap cilindric sunt folosite pentru a îmbina secțiunile de conducte și pentru a atașa umerase. Gradul 304 sau 410 este acceptabil pentru conductele interioare. Pentru asamblarea industrială și montarea echipamentelor, șuruburile cu puncte #4 sau #5 cu cap șaibă hexagonal sunt utilizate pentru a fixa componentele pe baze de oțel sau pe cadrele mașinilor. Nota 304 este tipică. Pentru sistemele de montare cu panouri solare, șuruburi cu vârf #3 sau #4 cu gradul 304 sau 316 (de coastă) sunt folosite pentru a atașa rafturile la pane de oțel pentru acoperiș. Tabelul de mai jos corespunde aplicațiilor cu specificațiile recomandate ale șuruburilor.

Pentru producătorii care exportă șuruburi autoforante din oțel inoxidabil, certificările documentate de calitate și conformitate sunt esențiale. Cele mai solicitate standarde includ: ASTM F738 (specificație pentru șuruburi, șuruburi și știfturi din oțel inoxidabil), ASME B18.6.3 (pentru șuruburi de mașină și șuruburi de filetare), IFI-113 (pentru șuruburile autoforante dimensionale și cerințe de performanță), ISO 3506 (proprietățile mecanice ale rezistenței la coroziune ale elementelor de fixare din oțel inoxidabil) și șuruburile utilizate pe piața EU pentru elementele de fixare electronice RoHS. Pentru aplicațiile de construcții din Europa, marcajul CE în conformitate cu Regulamentul Produselor de Construcție (CPR) poate fi necesar, de obicei pe baza ETA (Evaluarea tehnică europeană) pentru anumite tipuri de șuruburi. Testele de performanță includ: testarea durității (duritatea punctului de găurire trebuie să fie de 45-55 HRC, de obicei conform ASTM E18), testarea capacității de găurire (șurubul trebuie să găurize prin grosimea specificată a metalului fără deteriorarea punctului, conform IFI-113), testul de rezistență la torsiune (șurubul trebuie să reziste la cuplul specificat fără defecțiuni) și testarea rezistenței la coroziune (spray de sare conform ASTM B117 pentru durata specificată). Pentru verificarea materialului din oțel inoxidabil, cumpărătorii pot solicita rapoarte de testare la fabrică (MTR) care confirmă compoziția aliajului. Mulți cumpărători de export solicită, de asemenea, audituri din fabrică care să acopere sistemele de management al calității ISO 9001. Producătorii care mențin certificări actuale și înregistrări transparente de calitate obțin un avantaj competitiv în procesele internaționale de licitație.