- Главная
- Энциклопедия крепежа
- Часто задаваемые вопросы
- Какой шлиц у винтов лучше: TORX или внутренний шестигранник?
Какой шлиц у винтов прочнее: TORX или внутренний шестигранник — результаты испытаний
Лабораторные испытания винтов A2-70 размеров М3–М6 по методике ГОСТ ISO 3506-1-2014, проведённые в лаборатории BEST-Крепёж, показали: шлиц TORX (ГОСТ Р ИСО 10664-2007) конструктивно выдерживает многократно больший крутящий момент, чем шестигранное углубление. Однако при соблюдении нормативных моментов затяжки оба типа шлицев обеспечивают надёжный монтаж без срыва.
Конструктивное отличие шлица TORX от внутреннего шестигранника
Форма и основные размеры звездообразных углублений под ключ — TORX — заданы ГОСТ Р ИСО 10664-2007.
Шлицы в виде внутреннего шестигранника не имеют собственного ГОСТа. Однако их форма и размеры регламентированы в различных отечественных и международных стандартах на соответствующие винты, например: ГОСТ Р ИСО 4762-2012, ГОСТ ISO 7380-1-2014, ГОСТ ISO 7380-2-2014, ГОСТ Р ИСО 10642-2012 и пр.
Распределение напряжений при закручивании
С теоретической точки зрения напряжения, возникающие при закручивании в разных по типу шлицах, будут отличаться в зависимости от конструкции углубления и соответствующей биты.
Красная окружность, проходящая через точки контакта ключа со шлицем, показывает вектор крутящего момента — вращательного действия силы, передающейся при закручивании от монтажного инструмента головке винта. Ввиду того, что плоскость контакта в каждой зоне соприкосновения биты со стенками углубления не перпендикулярна этой окружности, возникает сила P, которую можно разложить на радиальную и тангенциальную составляющие — на приведённых схемах показаны жёлтыми векторами. Эта сила создаёт напряжения материала как в головке винта, так и в бите монтажного инструмента. Когда они превысят предел прочности винта или монтажного ключа, материал в зоне контакта срежется.
Величина равнодействующей силы P, с которой бита давит на стенки углубления, обратно пропорциональна косинусу угла α, показанного на приведённых схемах. Даже визуально очевидно, что угол α для звездообразного шлица значительно меньше того же угла в распределении сил в шестигранном углублении. Поэтому при равном крутящем моменте потенциально опасная сила у шлицев типа TORX значительно ниже.
В дополнение к этому звёздообразное углубление под ключ конструктивно обеспечивает большую площадь контакта с битой. Тем самым обеспечивается меньшая нагрузка на единицу площади контакта и минимизируется возможность повреждения стенок такого шлица. Ко всему прочему весьма большой угол 120° между гранями шестигранной биты может сыграть роль режущей кромки и привести к эффекту «надреза» поверхности стенок углубления в головке винта.
Таким образом, звездообразное углубление под ключ типа TORX конструктивно способно обеспечить больший момент затяжки винта при монтаже.
Лабораторные испытания BEST-Крепёж: методика
Насколько конструктивное преимущество TORX оправдано на практике, было проверено в лаборатории BEST-Крепёж.
В качестве базовой методики испытаний была выбрана программа определения разрушающего крутящего момента болтов и винтов из коррозионно-стойких сталей по ГОСТ ISO 3506-1-2014:
— винт вкручивается в резьбовую оправку;— оправка с вкрученным винтом фиксируется в тисках;— динамометрическим ключом прикладывается минимально возможный для данного инструмента крутящий момент;— крутящий момент постепенно увеличивается кратно цене деления шкалы инструмента, до появления разрушения.
Для испытаний использовались динамометрические ключи:
LICOTA AQL-N3030 | Диапазон моментов затяжки: 6–30 Н·м |
LICOTA AQL-N4210 | Диапазон моментов затяжки: 40–210 Н·м |
Испытательные образцы
Были выбраны винты по ГОСТ ISO 14579-2015 со шлицем типа TORX и по ГОСТ Р ИСО 4762-2012 с шестигранным углублением под ключ:
— с метрической резьбой с крупным шагом;— с цилиндрической головкой;— из коррозионно-стойкой аустенитной марки стали А2;— класса прочности А2-70;— по 10 образцов каждого типоразмера.
Размеры резьбы и шлицев:
Резьба | по ISO 14579 | по ISO 4762 |
М3×0,5 | TORX 10 | HEX 2,5 |
М4×0,7 | TORX 20 | HEX 3 |
М5×0,8 | TORX 25 | HEX 4 |
М6×1,0 | TORX 30 | HEX 5 |
Способы зажима образцов и ход испытаний
1-й способ зажима — при помощи одноразовых гаек
Для упрощения оснастки вместо многоразовой разъёмной оправки для каждого винта использовали по 3 «одноразовые» гайки. Одноразовые — так как после зажимания в тиски они настолько деформируются, что приходят в полную негодность для дальнейшего использования.
При таком способе зажима у винтов со звездообразным углублением под ключ не произошло ни одного срыва шлица: либо отламывалась головка винтов, либо в ходе проведения испытаний достигался двукратный минимальный разрушающий крутящий момент, заданный ГОСТ ISO 3506-1-2014.
2-й способ зажима — фиксация головки со сточенными гранями
Для определения разрушающих нагрузок, которые способны выдержать шлицы типа TORX, и сравнения со значениями для шестигранного углубления была изменена схема закрепления винтов в тисках.
С помощью электроточила на цилиндрических головках были сточены две плоскости, параллельные друг другу. Эти плоскости необходимы для жёсткого закрепления головки винта в тисках без возможности её прокручивания и отрыва.
При таком способе зажима образцов в ходе проверки прочности звездообразных углублений были сломаны биты. При этом сами шлицы винтов остались без повреждений.
Результаты испытаний
Резьба винтов | Тип и номер шлица | Разрушающий крутящий момент MB.min*, Н·м | Ср. знач. фактического разрушающего крутящего момента, Н·м | Вид разрушения | Тип и номер шлица | Разрушающий крутящий момент MB.min*, Н·м | Ср. знач. фактического разрушающего крутящего момента, Н·м | Вид разрушения |
При первом способе зажима образцов | ||||||||
М3×0,5 | HEX 2,5** | 1,6 | 1,71 | срыв шлица в головке: 9 шт | TX 10*** | 1,6 | 2,88 | отламывание головки: 7 шт |
М4×0,7 | HEX 3** | 3,8 | 7,44 | срыв шлица в головке: 6 шт | TX 20*** | 3,8 | 8 | 2×MB.min: 10 шт |
М5×0,8 | HEX 4** | 7,8 | 15,67 | срыв шлица в головке: 6 шт | TX 25*** | 7,8 | 15,8 | отламывание головки: 3 шт |
М6×1,0 | HEX 5** | 13 | — | 2×MB.min: 10 шт | TX 30*** | 13 | >26 Н·м | 2×MB.min: 10 шт |
При втором способе зажима образцов | ||||||||
М3×0,5 | HEX 2,5** | 1,6 | 1,78 | срыв шлица в головке: 10 шт | TX 10*** | 1,6 | 13,4 | поломка биты |
М4×0,7 | HEX 3** | 3,8 | 7,6 | срыв шлица в головке: 10 шт | TX 20*** | 3,8 | 28,6 | поломка биты |
М5×0,8 | HEX 4** | 7,8 | 15,52 | срыв шлица в головке: 10 шт | TX 25*** | 7,8 | >210 Н·м | — |
М6×1,0 | HEX 5** | 13 | 29,2 | срыв шлица в головке: 10 шт | TX 30*** | 13 | >210 Н·м | — |
* по ГОСТ ISO 3506-1-2014.** шестигранное углубление под ключ.*** звездообразное углубление под ключ типа TORX.
Выводы испытаний
1. Звездообразное углубление под ключ типа TORX при монтаже обеспечивает винтам момент затяжки, многократно превышающий значения, допустимые ГОСТами.
Однако такое превышение нормативных значений минимального разрушающего момента приводит к отламыванию головки винта или даже к разрушению монтажной биты.
2. Шестигранное углубление под ключ обеспечивает винтам беспрепятственный монтаж в диапазонах моментов затяжки, допустимых отечественными и международными стандартами.
Во всех случаях срыв шестигранного шлица испытуемых образцов произошёл после существенного превышения минимального разрушающего крутящего момента, заданного ГОСТ ISO 3506-1-2014.
То же самое неоднократно подтверждалось и в ходе работы инженеров BEST-Крепёж над претензиями, поступающими в ОТК компании. Как правило, срыв шлицев происходит по причине превышения допустимого момента затяжки, когда монтаж винтов производят без контроля крутящего момента.
3. При соблюдении нормативных требований не выявлены очевидные преимущества звездообразных углублений под ключ типа TORX перед шестигранными.
Оба типа шлицев обеспечивают беспрепятственную передачу крутящего момента от монтажного инструмента винту, если не превышать значений минимального разрушающего крутящего момента, заданного ГОСТ ISO 3506-1-2014.
Частые вопросы
Почему срывается шлиц у винта с внутренним шестигранником?
В подавляющем большинстве случаев срыв шестигранного шлица происходит из-за превышения допустимого момента затяжки при монтаже без динамометрического ключа. Испытания BEST-Крепёж по методике ГОСТ ISO 3506-1-2014 подтвердили: при соблюдении нормативного момента затяжки срыва шлица не происходит.
Можно ли заменить винт с шестигранным шлицем на винт с TORX?
Взаимозаменяемость возможна при совпадении резьбы, длины, класса прочности и типа головки. Например, винт М5 A2-70 по ГОСТ Р ИСО 4762-2012 (HEX 4) может быть заменён на винт М5 A2-70 по ГОСТ ISO 14579-2015 (TORX 25). Однако для монтажа TORX потребуется соответствующая бита.
Какой шлиц лучше для нержавеющего крепежа — TORX или HEX?
При работе с нержавеющим крепежом класса A2-70 оба типа шлицев обеспечивают надёжный монтаж в рамках нормативных моментов затяжки. TORX конструктивно выдерживает больший предельный момент, но это преимущество реализуется только при нагрузках, многократно превышающих нормативные, что приводит к разрушению головки или биты.
Почему TORX выдерживает больший крутящий момент, чем внутренний шестигранник?
Звездообразный профиль TORX обеспечивает меньший угол α между вектором силы и касательной к окружности крутящего момента, что снижает радиальную составляющую нагрузки на стенки углубления. Кроме того, площадь контакта биты со стенками у TORX больше, чем у шестигранника, что уменьшает удельное давление на материал.
Каким стандартом регламентируется шлиц TORX?
Форма и основные размеры звездообразных углублений под ключ типа TORX регламентированы ГОСТ Р ИСО 10664-2007. Винты с таким шлицем выпускаются, например, по ГОСТ ISO 14579-2015 (с цилиндрической головкой).
