Ako zvoliť dĺžku skrutky, aby spoj správne držal

Pri výbere skrutky sa často najviac pozornosti venuje jej priemeru, typu závitu alebo materiálu. Potom však príde jednoduchá otázka, ktorá dokáže výber poriadne skomplikovať: akú dlhú skrutku vlastne potrebujem? Príliš krátka nemusí dostatočne zachytiť závit alebo prejsť celou maticou. Príliš dlhá síce spoj väčšinou vytvorí, môže však zbytočne vyčnievať, prekážať pri montáži alebo pri slepom otvore dokonca naraziť na jeho dno. Ak riešite, ako zvoliť dĺžku skrutky, nestačí poznať iba hrúbku jedného plechu alebo dosky. Treba sa pozrieť na celý spoj, teda na všetky spájané materiály, podložky, maticu a na to, čo sa má diať so závitom na opačnej strane.

Dĺžka skrutky začína hrúbkou spájaných materiálov

Predstavme si jednoduchý spoj dvoch oceľových dielov. Prvý má hrúbku 8 mm a druhý 6 mm. Skrutka teda musí už len na prechod cez materiál prekonať 14 mm. Ak by sme však vybrali skrutku dlhú presne 14 mm, spoj by sme maticou prakticky nemali ako vytvoriť. K hrúbke spájaných častí preto treba pripočítať všetko, čo sa nachádza medzi hlavou skrutky a jej koncom. Ak použijeme podložku pod hlavou, podložku pod maticou alebo napríklad dve podložky, aj ich hrúbka sa počíta do potrebnej dĺžky. Pri bežnom priechodnom skrutkovom spoji si preto môžeme potrebnú dĺžku predstaviť veľmi jednoducho:

dĺžka skrutky = hrúbka spájaných dielov + hrúbka podložiek + výška matice + potrebný presah závitu

Práve posledné dve položky bývajú pri výbere často zabudnuté.

Matica musí mať dostatok závitu

Ak skrutku upevňujeme maticou, jej dĺžku nemožno vyberať tak, aby koniec skrutky skončil niekde v polovici matice. Závit skrutky musí prechádzať dostatočne cez nosnú časť závitu matice. V praxi je preto vhodné vyberať dĺžku tak, aby po dotiahnutí skrutka cez maticu mierne presahovala. Nemá pritom význam používať zbytočne dlhú skrutku len preto, aby za maticou zostalo niekoľko centimetrov závitu. Pri technickom posudzovaní závitového spoja sa sleduje takzvaná efektívna dĺžka záberu závitu. Napríklad metodika založená na VDI 2230 rozlišuje aj to, či ide o slepý alebo priechodný závitový otvor. Pri priechodnom závitovom otvore Bossard pri svojom výpočte počíta s tým, že koniec skrutky presahuje najmenej o dve stúpania závitu. Nie je preto správne univerzálne tvrdiť, že každá skrutka musí za každých okolností vyčnievať presne o dva závity. Dôležitejšie je, aby bol závit dostatočne zapojený a aby spoj zodpovedal svojej konštrukcii a zaťaženiu.

Nezabudnite započítať podložku

Podložka môže na prvý pohľad pôsobiť ako zanedbateľná súčasť spoja. Pri výbere dĺžky skrutky však môže rozhodovať niekoľko milimetrov. Ak napríklad vypočítame potrebnú skrutku na hrane jednej normalizovanej dĺžky a následne sa pridá podložka pod maticu, môže sa stať, že pôvodne zvolená skrutka už nebude dostatočne dlhá. Pri dvoch podložkách je rozdiel ešte výraznejší. Pred objednaním skrutiek je preto dobré zostaviť si celý spoj tak, ako bude vyzerať po montáži. Započítajte oba spájané diely, všetky podložky aj maticu a až následne vyberajte najbližšiu vhodnú normalizovanú dĺžku. Predstavme si napríklad spoj, pri ktorom majú materiály spolu 20 mm, podložky zaberú ďalšie 4 mm a matica približne 8 mm. Už bez rezervy na presah závitu potrebujeme minimálne 32 mm. Skrutka dlhá 30 mm je teda krátka, aj keď sa pri pohľade na samotné spájané materiály mohla zdať viac než dostatočná.

Ako merať dĺžku skrutky

Pri bežnom type, ako je šesťhranná skrutka alebo skrutka valcovou hlavou , sa dĺžka spravidla udáva od dosadacej plochy pod hlavou po koniec skrutky. Samotná výška hlavy sa teda do menovitej dĺžky nezapočítava. Pozor však pri zápustných skrutkách. Ich hlava sa pri správnej montáži zapustí do materiálu, preto sa pri nich do menovitej dĺžky zahŕňa aj hlava. Pri porovnávaní rôznych typov skrutiek teda nestačí položiť ich vedľa seba a sledovať iba koniec závitu. Tento detail je dôležitý najmä vtedy, keď meníte klasickú skrutku za zápustnú a chcete zachovať rovnakú hĺbku záberu závitu.

Priechodný otvor dáva pri dĺžke väčšiu voľnosť

Najjednoduchšia situácia nastáva pri priechodnom otvore, keď skrutka prejde cez oba materiály a na opačnej strane sa upevní maticou. Tu je možné potrebnú dĺžku pomerne jednoducho zmerať. Sčítame hrúbku všetkých spájaných dielov, podložiek a matice a pridáme potrebný presah závitu. Ak vypočítaná hodnota nezodpovedá bežne dostupnej dĺžke, spravidla sa zvolí najbližšia vhodná dlhšia skrutka. Ani tu však neplatí, že čím dlhšia skrutka, tým lepšie. Ak za maticou zostáva zbytočne veľká časť závitu, môže prekážať ďalším dielom, zvyšovať riziko zachytenia alebo jednoducho pôsobiť ako zle navrhnutý spoj. Pri konštrukcii navyše môže záležať na tom, kde sa nachádza závit a kde hladký driek skrutky. Najmä pri skrutkách s čiastočným závitom treba skontrolovať, či matica po dotiahnutí skutočne pracuje na závite a nenarazí na jeho koniec skôr, než sa spájané diely pevne zovrú.

Pri skrutke s čiastočným závitom sledujte aj hladký driek

Dve skrutky s rovnakým priemerom a rovnakou celkovou dĺžkou nemusia byť pre konkrétny spoj rovnako vhodné. Rozdiel môže byť v dĺžke závitu. Pri skrutkách s čiastočným závitom časť pod hlavou tvorí hladký driek. Ten môže byť pri konštrukčných spojoch výhodný, pretože cez spájané materiály neprechádza závitová časť. Pri nesprávnej dĺžke však vznikne opačný problém. Ak je hladká časť skrutky dlhšia než celková hrúbka zvieraného materiálu, matica sa môže dostať až na koniec závitu a ďalej ju jednoducho nedotiahneme. Navonok bude skrutka dostatočne dlhá, ale spoj zostane voľný. Preto pri skrutkách s čiastočným závitom nestačí kontrolovať iba údaj napríklad M10 × 60. Treba si všimnúť aj to, aká časť skrutky je skutočne závitová.

Slepý otvor vyžaduje presnejší výber

Úplne iná situácia nastáva vtedy, keď skrutka neprechádza materiálom, ale skrutkuje sa priamo do závitového otvoru. Typickým príkladom môže byť oceľový diel priskrutkovaný k masívnejšiemu kovovému telesu. Tu už do výpočtu nevstupuje matica. Namiesto nej rozhoduje potrebná hĺbka záberu závitu. Skrutka musí prejsť upevňovaným dielom a následne sa dostatočne hlboko zaskrutkovať do vnútorného závitu. Potrebná dĺžka záberu pritom závisí aj od materiálu závitového dielu a mechanických vlastností skrutky. Pri navrhovaní takéhoto spoja sa minimálna dĺžka záberu závitu určuje okrem iného podľa pevnosti materiálu, v ktorom je vnútorný závit vytvorený. V praxi to znamená, že rovnakú dĺžku záberu nemožno automaticky používať pri závite v pevnej oceli a napríklad v mäkšej hliníkovej zliatine.

Skrutka v slepom otvore nesmie naraziť na dno

Pri slepom otvore vzniká ešte jeden problém, ktorý pri priechodnom spoji prakticky neexistuje. Skrutka má k dispozícii iba určitú hĺbku. Ak je príliš dlhá, môže naraziť na dno otvoru skôr, než jej hlava pritlačí spájaný diel. Pri montáži potom môže vzniknúť dojem, že je skrutka pevne dotiahnutá. V skutočnosti však nemusí zvierať upevňovaný materiál, iba sa svojím koncom opiera o dno otvoru. Pri slepom otvore preto nemožno uvažovať spôsobom: otvor má hĺbku 20 mm, takže použijem 20 mm závitu. Časť priestoru môže zaberať nábeh závitu, kužeľové dno po vŕtaní alebo neúplné závity na konci otvoru. Efektívna dĺžka záberu teda môže byť v praxi kratšia vplyvom nábehu, výbehu závitu a skosení. Medzi koncom skrutky a dnom slepého otvoru preto musí zostať primeraná rezerva.

Priechodný závitový otvor je jednoduchší, ale stále rozhoduje záber závitu

Ak je závitový otvor priechodný, koniec skrutky môže vyjsť na opačnej strane. Odpadá teda riziko, že skrutka narazí do dna otvoru. Stále však musí zostať dostatočná časť závitu v materiáli. To, že skrutka otvorom prešla, ešte automaticky neznamená, že bol vytvorený kvalitný závitový spoj. Rozhodujúca je dĺžka, počas ktorej sa vonkajší závit skrutky skutočne opiera o vnútorný závit v materiáli. Pri technicky namáhaných spojoch preto nie je vhodné určovať potrebný záber iba odhadom. Výpočty podľa VDI 2230 zohľadňujú pevnosť skrutky, pevnosť materiálu vnútorného závitu aj efektívnu dĺžku ich vzájomného záberu.

Praktický príklad výberu dĺžky skrutky

Predstavme si, že chceme spojiť oceľový profil hrubý 10 mm s platňou hrubou 8 mm. Použijeme jednu podložku s hrúbkou 2 mm pod hlavou a druhú podložku s rovnakou hrúbkou pod maticou. Samotné materiály majú spolu 18 mm. Po pridaní podložiek sme na 22 mm. Ak má použitá nerezová matica výšku približne 8 mm, dostávame sa na 30 mm ešte pred započítaním presahu závitu. Skrutka M10 × 30 by preto bola na takýto spoj veľmi tesná a v závislosti od konkrétnej matice a podložiek môže byť krátka. Praktickejšia bude najbližšia vhodná dlhšia normalizovaná dĺžka, pri ktorej závit bezpečne prejde maticou a zostane primeraný presah.

Ak by sme však rovnaký profil nepripevňovali maticou, ale skrutkovali ho do závitového otvoru, výpočet by bol úplne iný. Namiesto hrúbky matice a presahu by sme k hrúbke profilu a podložky pripočítavali potrebnú hĺbku záberu závitu. Práve preto na otázku „akú dlhú skrutku potrebujem?“ neexistuje jedna univerzálna odpoveď bez znalosti typu spoja.

Ani krátka, ani zbytočne dlhá

Správna dĺžka skrutky nie je tá najdlhšia, ktorá sa do spoja zmestí. Je to dĺžka, ktorá umožní správne zovrieť všetky spájané diely a zároveň zabezpečí dostatočný záber závitu. Pri spoji s maticou započítajte hrúbku všetkých spájaných materiálov, podložiek, výšku matice a potrebný presah závitu. Ak skrutkujete do závitového otvoru, namiesto matice sa sústreďte na potrebnú dĺžku záberu závitu. V prípade slepého otvoru navyše ponechajte rezervu, aby skrutka nenarazila na jeho dno. Ak používate skrutku s čiastočným závitom, skontrolujte aj polohu začiatku závitu. Skrutka totiž môže mať na papieri správnu celkovú dĺžku, no napriek tomu nemusí byť vhodná pre konkrétnu hrúbku spoja.

Keď teda nabudúce budete riešiť, ako zvoliť dĺžku skrutky, nezačínajte pohľadom do tabuľky dostupných rozmerov. Najskôr si nakreslite alebo zmerajte celý spoj od dosadacej plochy hlavy až po miesto, kde má závit skončiť. Niekoľko minút merania môže ušetriť situáciu, keď pri montáži zistíte, že stovka objednaných skrutiek je o päť milimetrov kratšia, než potrebujete. Správne zvolená dĺžka je pritom iba jedna časť kvalitného spoja. Dôležitý je aj vhodný priemer, typ hlavy, závit a materiál spojovacieho prvku. Kvalitné nerezové skrutky, matice, podložky a ďalší spojovací materiál pre rôzne typy montáže nájdete v ponuke INOXFIX.sk.