PORADNIK WARSZTATOWY
Wkręty i otwory prowadzące
Średnica otworu, gęstość drewna i kierunek włókien decydują o trzymaniu wkrętu. Zasady z Wood Handbook z przykładami obliczeń.
Trzpień, rdzeń gwintu i otwór prowadzący
Wkręt do drewna ma gładki trzpień i część gwintowaną, której wewnętrzna część tworzy rdzeń gwintu. Wood Handbook podaje, że średnica rdzenia większości wkrętów wynosi średnio około dwóch trzecich średnicy trzpienia, a równanie wyrywania zakłada otwory prowadzące o średnicy około 70% średnicy rdzenia w drewnie iglastym i około 90% w liściastym.
Tabela stosuje te proporcje do popularnych numerów wkrętów, ze średnicami trzpieni z tabeli 8-9 Wood Handbook. Rzeczywiste wkręty różnią się zależnie od producenta i typu gwintu, dlatego gdy dopasowanie ma znaczenie, zmierz rdzeń używanego wkrętu. Wkręty samowiercące z końcówką w kształcie wiertła mają umożliwiać montaż bez nawiercania.
| Numer wkrętu | Trzpień | Rdzeń (przybliżenie) | Otwór, drewno iglaste (70%) | Otwór, drewno liściaste (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 |
Gęstość i odporność na wyrywanie
Opór wyrywania wkrętu osadzonego w poprzek włókien rośnie z kwadratem gęstości względnej. Równanie badawcze Wood Handbook to p = 108,25 × G² × D × L, w niutonach, gdzie D to średnica trzpienia, a L — głębokość osadzenia gwintu w milimetrach. Podwojenie gęstości daje w przybliżeniu czterokrotną odporność na wyrywanie, dlatego wkręt zrywający gwint w lekkiej sośnie dobrze trzyma w dębie.
To obciążenia niszczące z krótkich prób, nie wartości projektowe. Bardzo długie wkręty dają niewielką korzyść w gęstym drewnie liściastym, ponieważ najpierw sam wkręt pęka przy rozciąganiu. Wkręty osadzone w drewnie czołowym przenoszą średnio tylko 75% obciążenia wkrętów osadzonych w poprzek włókien, przy większym rozrzucie wyników.
Płyta wiórowa
W płycie wiórowej zwykle dochodzi do zerwania gwintu w materiale. Wood Handbook podaje maksymalny moment dla wkrętu #8 osadzonego na 15,9 mm jako 3,16 + 0,0096 × gęstość, w N·m: około 8,9 N·m przy 600 kg/m³ i 10,8 N·m przy 800 kg/m³. Otwory od 50% do 90% średnicy rdzenia nie dawały istotnej różnicy w odporności na wyrywanie.
Umiarkowane dokręcenie to najlepszy kompromis między odpornością na wyrywanie a zerwaniem gwintu: zwiększenie momentu dokręcania z 60% do 90% maksimum podniosło obciążenie wyrywające tylko o około 3%.
Wskazówki praktyczne
Według podręcznika smarowanie wkrętów mydłem ułatwia wkręcanie w gęste drewno i ma niewielki wpływ na wyrywanie. Nawiercanie ogranicza też pękanie: przy gwoździach otwory o średnicy około 90% średnicy gwoździa nieco zwiększają odporność na wyrywanie i zapobiegają pękaniu lub je zmniejszają, szczególnie w gęstych gatunkach.
Wkręt #8 (trzpień 4,17 mm) z gwintem osadzonym na 25 mm w sośnie taeda (G = 0,51): 108,25 × 0,51² × 4,17 × 25 ≈ 2 935 N. W dębie białym (G = 0,68): około 5 218 N, czyli około 1,8 raza tyle.