ΟΔΗΓΟΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟΥ
Βίδες και προτρύπημα
Η διάμετρος προτρυπήματος, η πυκνότητα και η φορά των ινών καθορίζουν τη συγκράτηση της βίδας. Κανόνες του Wood Handbook με λυμένα παραδείγματα.
Κορμός, πυρήνας και προτρύπημα
Μια ξυλόβιδα έχει λείο κορμό και σπειρωτό τμήμα, του οποίου το κέντρο ονομάζεται πυρήνας. Το Wood Handbook σημειώνει ότι η διάμετρος του πυρήνα στις περισσότερες ξυλόβιδες είναι κατά μέσο όρο περίπου τα δύο τρίτα της διαμέτρου του κορμού και ότι η εξίσωση εξόλκευσής του προϋποθέτει προτρύπημα περίπου στο 70% της διαμέτρου του πυρήνα για κωνοφόρα και περίπου στο 90% για πλατύφυλλα.
Ο πίνακας εφαρμόζει αυτές τις αναλογίες σε συνήθη νούμερα βιδών, με τις διαμέτρους κορμού του Πίνακα 8-9 του Wood Handbook. Οι πραγματικές βίδες διαφέρουν ανά κατασκευαστή και τύπο σπειρώματος, γι’ αυτό μετρήστε τον πυρήνα της βίδας σας όταν η εφαρμογή έχει σημασία. Οι αυτοδιάτρητες βίδες, με μύτη σε σχήμα τρυπανιού, έχουν σχεδιαστεί ώστε να μη χρειάζονται προτρύπημα.
| Νούμερο βίδας | Κορμός | Πυρήνας (περίπου) | Προτρύπημα, κωνοφόρο (70%) | Προτρύπημα, πλατύφυλλο (90%) |
|---|---|---|---|---|
| #4 | 2,8 mm | 1,9 mm | 1,3 mm | 1,7 mm |
| #6 | 3,5 mm | 2,3 mm | 1,6 mm | 2,1 mm |
| #8 | 4,2 mm | 2,8 mm | 1,9 mm | 2,5 mm |
| #10 | 4,8 mm | 3,2 mm | 2,3 mm | 2,9 mm |
Πυκνότητα και δύναμη συγκράτησης
Η αντοχή σε εξόλκευση από πλευρική επιφάνεια αυξάνεται με το τετράγωνο της σχετικής πυκνότητας. Η πειραματική εξίσωση του Wood Handbook είναι p = 108,25 × G² × D × L, σε newton, όπου D η διάμετρος του κορμού και L το μήκος εισχώρησης του σπειρώματος σε χιλιοστά. Ο διπλασιασμός της πυκνότητας περίπου τετραπλασιάζει τη συγκράτηση, γι’ αυτό μια βίδα που κλωτσά σε ελαφρύ πεύκο συγκρατείται γερά στη δρυ.
Αυτά είναι οριακά φορτία από σύντομες δοκιμές, όχι τιμές σχεδιασμού. Οι πολύ μακριές βίδες προσφέρουν μικρό όφελος σε πυκνά πλατύφυλλα, επειδή πρώτα αστοχεί η ίδια η βίδα σε εφελκυσμό, ενώ οι βίδες στο σόκορο, παράλληλα στις ίνες, συγκρατούν κατά μέσο όρο μόνο το 75% του φορτίου της πλευρικής επιφάνειας, με πιο ασταθή αποτελέσματα.
Μοριοσανίδα
Στη μοριοσανίδα, η συνήθης αστοχία είναι η καταστροφή του σπειρώματος μέσα στο υλικό. Το Wood Handbook δίνει μέγιστη ροπή για βίδα Νο 8 με εισχώρηση 15,9 mm ίση με 3,16 + 0,0096 × πυκνότητα, σε N·m: περίπου 8,9 N·m στα 600 kg/m³ και 10,8 N·m στα 800 kg/m³. Το προτρύπημα στο 50% έως 90% της διαμέτρου του πυρήνα δεν προκάλεσε σημαντική διαφορά στην εξόλκευση.
Το μέτριο σφίξιμο είναι ο καλύτερος συμβιβασμός ανάμεσα στην αντοχή σε εξόλκευση και στην καταστροφή του σπειρώματος: η αύξηση της ροπής σύσφιξης από 60% σε 90% της μέγιστης έδωσε μόνο περίπου 3% περισσότερο φορτίο εξόλκευσης.
Πρακτικές συμβουλές
Η λίπανση των βιδών με σαπούνι διευκολύνει το βίδωμα σε πυκνά ξύλα και έχει μικρή επίδραση στην εξόλκευση, σύμφωνα με το εγχειρίδιο. Το προτρύπημα μειώνει επίσης το σχίσιμο: για καρφιά, οπές περίπου στο 90% της διαμέτρου του καρφιού αυξάνουν ελαφρώς την αντοχή σε εξόλκευση και αποτρέπουν ή μειώνουν το σχίσιμο, ιδιαίτερα στα πυκνά είδη.
Βίδα #8 (κορμός 4,17 mm) με 25 mm σπειρώματος σε πεύκη ταέντα (G = 0,51): 108,25 × 0,51² × 4,17 × 25 ≈ 2.935 N. Σε λευκή δρυ (G = 0,68): περίπου 5.218 N, δηλαδή περίπου 1,8 φορές το φορτίο.