Fir
Termenul de filetare (sau panare ) [1] se aplică la două semnificații conectate între ele: adică indică tipul de construcție mecanică adecvată pentru a crea o cuplare elicoidală între două elemente, precum și operația care duce la crearea a acestui tip de cuplare.
În mod obișnuit, structura rezultată se numește file . În mod normal, firul are aspectul unei caneluri elicoidale, gravate pe o suprafață cilindrică (sau conică ). Realizând o secțiune longitudinală, profilul său prezintă de obicei un model aproximativ triunghiular, cu o alternanță de vârfuri externe (numite creste ) și vârfuri interne (numite funduri ). Când firul este realizat pe suprafața exterioară a unei piese (de exemplu, o coadă, un cilindru, o tijă etc.), acesta se numește șurub , când firul este realizat pe o suprafață internă, se numește șurub cu piuliță .
Descriere
Caracteristici
Principalele caracteristici ale firului depind în principal de:
- sistemul sau profilul secțiunii, adică tipul de geometrie ales pentru fir;
- din metoda de fabricație , adică din procesul mecanic care a făcut posibilă obținerea firului;
- tipul de construcție, care poate fi intern sau extern, în funcție de dacă sunt obținute în interiorul unei găuri sau pe suprafața exterioară a unui șurub;
- dimensiunile geometrice de referință, inclusiv diametrul nominal al filetului, pasul și unghiul profilului;
- din revers , care poate fi dreptaci sau stângaci în funcție de direcția elicei;
- prin numărul de principii , adică prin numărul de spirale care se învârt în jurul formei de bază.
Înșurubare
Cuplarea dintre șurub și șurub cu piuliță (numită și înșurubare ) are loc prin rotația coaxială a unui element față de omologul complementar, cu condiția ca firul să aibă aceleași caracteristici .
În unele utilizări, omologul inițial nu este filetat, ci suferă filetare atunci când primul element (filetat) este înșurubat forțat împotriva acestuia. Câteva exemple ale acestui caz sunt:
- fixare cu șuruburi autofiletante;
- infiletand o gaura cu un robinet.
Sistem de filetare
Indiferent cât de extins a fost efortul organismelor guvernamentale și supranaționale de a crea standarde de referință care să permită standardizarea firelor, până în prezent există încă diverse sisteme de filetare care pot fi justificate doar parțial de cerințele practice de implementare sau aplicare.
Utilizare
Filetarea este utilizată în principal pentru două sarcini:
- servește ca metodă de fixare între două sau mai multe elemente (ca în utilizarea șuruburilor și piulițelor);
- creați un cuplaj care transformă o mișcare rotativă într-o mișcare rectilinie (ca în sistemele cu șurub-piuliță).
Clasificări ale tipurilor de fire unificate
Firele sunt împărțite în două grupuri:
- Filete de profil triunghiulare;
- Metrică : toate elementele firului sunt măsurate în milimetri, datorită adoptării firelor ISO pentru a înlocui sistemul metric SI anterior în 1968, câmpul filetelor metrice a suferit o transformare profundă;
- Nemetric : toate sau o parte din elemente sunt exprimate în alte unități de măsură decât milimetri sau într-un mod convențional, acestea sunt Whitworths și Gazele;
- Pentru șuruburi pentru lemn : este aproximativ un filet triunghiular.
- Fire de profil netriangulare.
- Trapezoidal : are un trapez isoscel simetric pentru profil. A înlocuit vechile fire de profil pătrat sau dreptunghiular. Are o rezistență deosebită, o ușurință mai mare de intrare, permite reluarea jocului în șuruburile cu piulițe formate din două jumătăți de piulițe.
- Dinte de ferăstrău : este un filet asimetric, folosit ca șurub de manevră, atunci când sunt implicate eforturi mari, de direcție și direcție constantă. Două tipuri sunt unificate, dinte de fierăstrău normal și dinte de fierăstrău fine. Există un joc axial considerabil între șurub și șurub, partea de susținere a șurubului are o înclinare de 3 °.
Cele mai frecvente sunt enumerate mai jos.
Fir ISO metric
Firul metric ISO reprezintă standardul recunoscut de Organizația Internațională pentru Standardizare din 1947. Este format dintr-un fir de profil triunghiular cu un unghi de profil de 60 °.
Șuruburile cu filet metric ISO sunt identificate printr-un M urmat de diametrul nominal în mm și, în cazul filetelor fine, de pasul filetului.
Exemple:
- Filet pas standard (grosier) diametru nominal 8 mm: M8.
- Diametru nominal al firului cu pas fin 10 mm Pas 0,75 mm: M10 × 0,75
Notă: filetele standard sunt întotdeauna „mari”, deoarece acest pas este cel mai mare dintre cele care asigură etanșarea împotriva deșurubării; dacă doriți să obțineți o strângere antișurubare, este necesar să utilizați pasul standard sau pasurile mai fine.
Filetele sunt întotdeauna de acord cu spirala potrivită (înșurubare în sensul acelor de ceasornic); pentru utilizări mecanice particulare, filetul poate fi realizat cu o spirală stângă (înșurubare în sens invers acelor de ceasornic); în acest caz, firul de mai sus va fi: M10 × 0,75 [LH] ( mâna stângă ).
Un avantaj foarte notabil al filetului metric este că crestele firului sunt întotdeauna aplatizate și, prin urmare, cele două fire ale îmbinării filetate vin în contact numai cu flancurile firului în sine, în timp ce crestele au un joc aprecabil; dacă, pe de o parte, acest sistem este implicit permeabil la etanșare (firul nu este „sigilat împotriva unui fluid sub presiune”), pe de altă parte, neinterferența sigură între cele două părți de pe creste face mai ușoară realizarea filet și pentru asamblarea pieselor, (este puțin probabil ca piesele să se potrivească împreună).
Prin urmare, firul metric are doar o garnitură de solicitare mecanică, dacă se obține și garnitura hidraulică, aceasta se obține cu ușurință cu dispozitive specifice localizate (exemplu: suprafețe de etanșare sau garnituri de bujie ).
Fir Whitworth
Firul Whitworth are un profil triunghiular ideal foarte asemănător cu cel metric ISO, cu excepția unghiului diferit de la vârf (în acest caz de 55 ° în loc de 60 °). Profilul nominal este apoi identic pentru șurub și șurub și este rotunjit atât la creastă, cât și la partea de jos cu un accesoriu cu o rază egală cu h / 6.
Prin urmare, contactul mecanic al pieselor este nu numai pe flancurile filetelor, ci și pe creste.
Prin urmare, potențial, firul este un material de etanșare, în realitate acest lucru nu se întâmplă întotdeauna, având în vedere că pot exista jocuri sau, mai rău, interferențe la creste, care riscă să blocheze cele două părți.
Identificarea are loc în unități anglo-saxone, adică în inci. De exemplu, 1½ W indică un diametru nominal de inch și jumătate și filet Whitworth; datele pasului de masă sunt exprimate în fire per inch.
Un fapt foarte important al firului normal Whitworth este adesea „grosimea” considerabilă a firului în comparație cu diametrul firului; această condiție evidențiază un unghi ridicat de helix și, prin urmare, o posibilitate mai mare de deșurubare accidentală a șurubului în caz de vibrații, această condiție a condus la preferința, chiar și în țările anglo-saxone, de a adopta firul metric.
Fir Edison
Are un profil de undă. Se utilizează pentru conexiuni electrice, becuri, supape, etc. Este unificat prin unificare electrică ( UNEL ).
Fir Lowenherz
Cu un profil trunghiular triunghiular simetric cu margini ascuțite atât pe fund cât și pe crestele fileurilor; utilizat pentru instrumente de măsurare și optice, pentru diametre mai mici de 10 mm.
Fir de gaz
Firul de gaz este în esență un fir Whitworth cu pas foarte fin, utilizat pentru îmbinarea țevilor.
Desemnarea sa are loc prin intermediul indicațiilor convenționale. Inițial firul, efectuat pe suprafața exterioară a unei țevi, a fost indicat cu diametrul interior al țevii în inci (1 inch = 25,4 mm), dar mai târziu a început să se utilizeze diametrul extern și astfel centimetrul a fost inventat pentru comoditate. gaz (33,8 mm).
Firul de gaz poate fi cilindric sau conic. În practică, G 1 "este utilizat pentru a indica un fir cilindric de gaz sau BSPP ( British Standard Pipe Parallel ), pe o țeavă cu un diametru interior de un inch . R 1 "sau BSPT ( British Standard Pipe Tapered ) este utilizat pentru filetul conic de gaz.
UST
Fir unificat UST (în inci), cu un profil triunghiular cu o creastă rotunjită și un fund rotunjit (diferă de ISO pentru valoarea razei și valorile în inci);
BA
BA British Association (în inci), cu un profil triunghiular cu creasta și fundul conectat cu raze mari, pereții interiori sunt înclinați la 47 ° 30 ';
American Standard
De asemenea, numit fir SAE, a cărui abreviere înseamnă Society Autom. Ingineri, American Standard (în inci), de profil triunghiular cu creasta și fundul teșit, pereții interiori sunt înclinați la 60 °.
Fir PG
Filetul PG (din limba germană Panzergewinde ) este un tip de fir creat în Germania și este utilizat în principal pentru filetarea conductelor electrice și a conexiunilor electrice. Are particularitatea de a avea un unghi de profil de 80 °; rezultă o adâncime mică a filetului, ideală pentru filetarea țevilor cu grosime minimă.
| Fir PG | |||
|---|---|---|---|
| friptură de file | Ø est în mm | Intră în TPI | Ø int în mm |
| PG7 | 12.5 | 20 | 11.28 |
| PG9 | 15.2 | 18 | 13,86 |
| PG11 | 18.6 | 18 | 17.26 |
| PG13.5 | 20.4 | 18 | 19.06 |
| PG16 | 22.5 | 18 | 21.16 |
| PG21 | 28.3 | 16 | 26,78 |
| PG29 | 37.0 | 16 | 35,48 |
| PG36 | 47.0 | 16 | 45,48 |
| PG42 | 54.0 | 16 | 52,48 |
| PG48 | 59.3 | 16 | 57,78 |
Metoda de fabricație
Firul poate fi obținut prin diferite procese de fabricație:
- fuziune;
- tipar;
- îndepărtarea cipurilor.
- rostogolire (supărare).
Operația de filetare se efectuează în mod normal prin forțarea înșurubării sculelor filetate (special modelate și întărite) pe suprafața cilindrică care trebuie prelucrată.
Uneltele destinate producerii filetelor exterioare (șuruburile) se numesc matrițe , în timp ce cele destinate producției filetelor interne (șuruburile cu piulițe) se numesc robinete .
Filetarea poate fi realizată și prin gravarea directă a piesei de prelucrat, folosind un strung . Utilizarea acestei mașini-unelte vă permite, de asemenea, să realizați fire speciale (de exemplu, fire nestandard sau cu pas variabil) sau să prelucrați piese mari.
Parametrii firului
Diametrul filetului
Diametrul filetului înseamnă o valoare nominală egală cu:
- la diametrul cilindrului ideal care trece peste crestele unui filet exterior;
- la diametrul cilindrului ideal care trece prin fundul unui filet g.
Etapa
În practică, pasul firului este distanța dintre două fire consecutive ale aceleiași spirale, de-a lungul secțiunii longitudinale a firului.
Dacă șurubul are un singur principiu, măsoară deplasarea longitudinală a traiectoriei elicoidale după o rotație completă pe suprafața cilindrică.
La
Calea elicoidală a unui fir poate fi:
- în sensul acelor de ceasornic atunci când avansul axial al șurubului în orificiul filetat este obținut prin intermediul unei rotații în sensul acelor de ceasornic;
- stânga când se obține avans axial cu o rotație în sens invers acelor de ceasornic.
Cu excepția cazului în care condițiile impuse de anumite soluții mecanice, toate filetele, cu excepția cazului în care se indică altfel, sunt dreptaci.
Termenul de dreptaci și stângaci se referă la topologie (studiul formelor), care este responsabilitatea diferitelor discipline științifice.
Numărul de principii
Dacă în loc de unul singur, două sau mai multe fire sunt înfășurate unul lângă altul pe suprafața cilindrică, se spune că firul are două sau mai multe principii. În acest caz, trebuie făcută o distincție între pasul (aparent) al profilului , adică distanța în direcția axială între o creastă și următoarea și pasul firului (efectiv).
În cazul unui principiu multiplu, o singură rotație de înșurubare a șurubului corespunde unei mișcări de-a lungul axei longitudinale a helicoidului egală cu pasul aparent înmulțit cu numărul de porniri, adică egal cu pasul real. Acest tip de filetare este utilizat atunci când se fac pasuri înalte fără a slăbi prea mult secțiunea rezistentă cu filete mari și adânci.
Elice
Este o curbă pe o suprafață cilindrică care intersectează generatoarele acelei suprafețe cu un unghi constant între 0 și π / 2 radiani. Axa suprafeței cilindrice este, de asemenea, axa elicei de-a lungul unei generatoare și o dezvoltă în plan, helica este prezentată sub forma unei serii de segmente de linie înclinate și paralele.
Parametrii care definesc helixul sunt următorii:
- Pasul helixului: este distanța axială dintre două puncte consecutive de intersecție a helixului cu o generatoare a suprafeței cilindrice, adică distanța axială parcursă de un punct al helixului în timpul unei rotații.
- Unghiul de înclinare al helixului: Este unghiul acut φ dintre tangenta la helix la un plan perpendicular pe axa cilindrului pe care este desenat. Evident, avem, între φ, diametrul cilindrului d și pasul Ph relația:
.
Generator de triunghi
Este triunghiul din care se deduc în mod simplu formele și dimensiunile profilului de bază. Prin extinderea laturilor profilului de bază, ajungeți imediat la triunghiul generator, pentru fire metrice ISO.
Înălțimea triunghiului generator H.
Este înălțimea H a triunghiului generator, o funcție a pasului P al profilului și al unghiului firului.
Profiluri nominale
Configurațiile filetelor externe și ale firelor interne în funcție de acestea sunt determinate dimensiunile limită.
Toleranțe [2]
Firele pot avea toleranțe diferite în funcție de tipul de aplicație, unde este prevăzută o utilizare ușoară, ca în cazul utilizării frecvente și manuale, se prevede în general o toleranță ridicată, care favorizează alunecarea, în timp ce în aplicațiile de precizie și unde vrem să creșteți capacitatea de autoblocare, preferăm utilizarea toleranțelor reduse, care îngreunează înșurubarea manuală, iar șurubul piuliței cu șurubul nu poate înșuruba prin inerție, ca în cazul unei toleranțe ridicate.
Câmpul de toleranță al șurubului piuliței este indicat cu o literă mare, în timp ce toleranța șurubului este indicată de o literă mică, în general, aceste toleranțe variază și în funcție de tipul de prelucrare care trebuie obținut (precis, mediu și grosier) și de tipul de acoperire care trebuie aplicat.
Alte elemente ale unui fir
Într-un fir putem distinge alte elemente secundare în raport cu parametrii enumerați mai sus:
- Flanc: este partea din suprafața elicoidală a firului generată de una dintre laturile triunghiului generator care nu este paralelă cu generatorul cilindrului de revoluție;
- Relieful: este materialul care este inclus între două părți adiacente;
- Brazda: este golul dintre două laturi adiacente;
- Summit: este suprafața plană care unește cele două laturi;
- Partea de jos: este suprafața inferioară a canelurii care leagă două laturi adiacente;
- Cilindru primitiv: este cilindrul imaginar a cărui suprafață exterioară taie firul astfel încât lățimile proiecției și ale canelurii să fie egale;
- Linia primitivă: este generatoarea cilindrului primitiv;
- Pasul profilului: este distanța axială dintre un punct de pe un flanc al firului și punctul echivalent de pe flancul imediat adiacent și corespunzător;
- Pasul elicoidal: este distanța axială a unui punct pe un flanc al unui fir de la cel mai apropiat punct omolog al acestuia pe același flanc.
- Diametrul miezului: este diametrul suprafeței cilindrice imaginare care este tangentă la funduri pentru un fir extern și la vârf pentru un fir intern, indicat cu d pentru firele externe și D pentru cele interne;
- Inclinarea firului: este unghiul acut format de tangenta la una dintre helicile trasate de un fir pe un cilindru primitiv și un plan perpendicular pe axa cilindrului;
- tan ψ = P / πd = P / πD dacă există un singur fir;
- tan ψ = Ph / πd = Ph / πD dacă există două sau mai multe fire;
- Înălțimea firului: este distanța dintre partea de sus și partea de jos a unui fir, măsurată perpendicular pe axa firului.
- Diametrul mediu efectiv: este diametrul unei suprafețe cilindrice imaginare care taie firul real, astfel încât lățimea spațiului să fie jumătate din pasul de bază;
- Lungimea de admisie: este lungimea axială pe care cele două filete externe și interne sunt în contact;
- Diametrul mediu virtual al unui fir real: este diametrul mediu al unui fir și perfect cu un profil de bază, deoarece se asamblează fără interferențe și fără joc cu firul real pe o lungime stabilită.
Cerințe pentru înșurubare
Înșurubarea este acțiunea de cuplare între șurub și șurubul piuliței, această acțiune se mai numește „panare” atunci când acțiunea înșurubării produce crearea firului prin intermediul profilurilor ascuțite ale șurubului din interiorul șurubului piuliței, în momentul înșurubării în sine.
Înșurubarea poate fi obținută în mod manual, fără prescripție specială, cu excepția experienței și sensibilității operatorului de a efectua strângerea.
Cu toate acestea, problema are cerințe speciale în cazul șuruburilor foarte mici sau cu materiale moi sau slabe ale uneia sau ambelor părți conectate, cum ar fi aluminiu , sau cu soluții tehnologice de nivel superior.
Pentru a putea înșuruba șurubul cu șurubul cu piuliță, este necesară o prelucrare mecanică denumită în mod obișnuit „șanț”, efectuată cu sau fără îndepărtarea așchiilor, menită să anuleze diametrul exterior al șurubului pe partea sa imediat finală (care include două sau trei filete), și un alt „șanț” pe piulița de pe piesa de înșurubat cu șurubul. Această dispunere asigură că șurubul și șurubul piuliței, în momentul înșurubării, se întâlnesc respectiv pe diametrul miezului (sau intern) și pe diametrul exterior, creând joc. Într-adevăr, ar fi imposibil să prindeți un șurub pe o piuliță fără „șanț”.
Pentru strângerea manuală folosind instrumente adecvate, cum ar fi șurubelniță sau cheie , pentru strângerea sculelor mecanice speciale motorizate, acestea pot fi utilizate la strângerea gradată. Pentru strângere cu o precizie mai mare, pe de altă parte, acțiunile cu o cheie dinamometrică la valori definite de regulile de implementare pot fi strict prescrise. Aceste reguli sunt dictate de tipul de material cu care este realizată piulița, de numărul de filete angrenate în filet, de dimensiunea diametrului nominal al îmbinării și de tensiunea la tracțiune la care este supusă îmbinarea ( cunoscut în mod normal în timpul proiectării).
Înșurubarea offset sau strângerea excesivă poate duce la ruperea filetelor ( dezizolarea ) cu deteriorări grave și compromiterea totală a îmbinării mecanice. Pentru a evita blocarea datorită oxidării sau transportului galvanic , este recomandabil, în special la motoare , să lubrifiați firele cu grăsime de cupru și să strângeți întotdeauna la valorile de cuplu prescrise pentru această condiție.
Reprezentarea firelor în desene, conform standardelor unificate
Filetele sunt reprezentate în desene într-un mod absolut convențional, ceea ce face ca reprezentarea, atât internă, cât și externă, și, de asemenea, a părților îmbinate cu cuplaj filetat să fie foarte rapidă.
Metoda convențională de reprezentare se bazează pe următoarele două principii:
- toate firele, de orice tip, sunt reprezentate, din punct de vedere grafic, în același mod;
- fiecare reprezentare grafică a firului este completată de o denumire, care specifică tipul firului și elementele sale fundamentale, necesare pentru identificarea firului însuși în tabelele de unificare.
Pentru simplitate, regulile de reprezentare a firelor, conform paragrafului anterior a), sunt reunite într-un tabel
Sigiliile și trucurile
Etanșarea firului asigură etanșarea hidraulică a firului, prin interpunerea materialului între firul șurubului și cel al șurubului piuliței. În condiții extreme, chiar și grăsimile speciale sau masticurile constituie material de interpunere între filete, nu în scopul etanșării hidraulice, ci pentru a evita confiscarea din cauza contactului intermetalic la temperaturi ridicate.
Filet de dinți
Firul poate fi dințat pentru a îmbunătăți aderența. O aplicație tipică este în tâmplărie, de exemplu pentru șuruburile autofiletante pe MDF .
O altă aplicație tipică este instalarea sanitară la domiciliu. Dacă cânepa (numită și remorcare ) este utilizată ca sigiliu între cele două componente filetate, dantura permite îmbunătățirea aderenței cânepei pe fir și permite să fie târâtă în interiorul celor două componente, reducând alunecarea acesteia în timpul înșurubării. Se obține în mod tradițional de instalator, înainte de a aplica cânepa, prin zgârierea sau tăierea firului într-o direcție perpendiculară, sau din nou cu unelte speciale numite piulițe.
Alte sigilii
Alte etanșări mai performante și specifice sunt realizate cu materiale speciale, cum ar fi benzile subțiri de politetrafluoretilenă (cunoscute și sub denumirea comercială de teflon sau similare), sau pastele de etanșare sau anti-capturare.
Notă
Elemente conexe
- Helix (geometrie)
- Fir ISO metric
- Lanț de producție (mecanic)
- Masculin (mecanic)
- Atelier (mecanică)
- Pas (mecanic)
- Surub (mecanic)
- Helicoil
Alte proiecte
-
Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere pe subiect
linkuri externe
- ( EN ) Thread , în Encyclopedia Britannica , Encyclopædia Britannica, Inc.
- Pesenti Institute: Threads ( PDF ), pe istitutopesenti.it .
| Controlul autorității | Tezaur BNCF 21085 · LCCN (EN) sh85118957 · GND (DE) 4134846-1 · BNF (FR) cb11982025b (dată) |
|---|
