ПОСІБНИК МАЙСТРА
Шурупи та попереднє свердління
Діаметр отвору, густина деревини й напрямок волокон визначають утримання шурупа. Правила Wood Handbook із числовими прикладами.
Гладкий стрижень, осердя й отвір
Шуруп для деревини має гладкий стрижень і різьбову частину з осердям різьби. Wood Handbook зазначає, що діаметр осердя більшості шурупів у середньому становить близько двох третин діаметра гладкого стрижня, а рівняння опору висмикуванню передбачає попередні отвори діаметром близько 70 % діаметра осердя для хвойної деревини та 90 % для листяної.
Таблиця застосовує ці співвідношення до поширених американських номерів шурупів, із діаметрами стрижня за таблицею 8-9 Wood Handbook. Реальні шурупи різняться за виробником і типом різьби, тому виміряйте осердя свого шурупа, коли точність важлива. Самосвердлильні шурупи з вістрям у формі свердла призначені для роботи без попереднього свердління.
| Номер шурупа | Гладкий стрижень | Осердя (приблизно) | Отвір, хвойні (70 %) | Отвір, листяні (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 |
Густина та опір висмикуванню
Опір висмикуванню шурупа, загвинченого впоперек волокон, зростає пропорційно квадрату відносної густини. Експериментальне рівняння Wood Handbook: p = 108,25 × G² × D × L у ньютонах, де D — діаметр гладкого стрижня, а L — глибина входження різьби в міліметрах. Подвоєння густини приблизно учетверо збільшує опір, тому шуруп, який зриває різьбу в легкій сосні, міцно тримається в дубі.
Це граничні навантаження з короткочасних випробувань, а не розрахункові значення для проєктування. Дуже довгі шурупи мало додають у щільній листяній деревині, бо раніше руйнується сам шуруп від розтягу. Шурупи, загвинчені в торець, у середньому утримують лише 75 % навантаження шурупів упоперек волокон, із більшим розкидом результатів.
ДСП
У ДСП зазвичай зривається різьба в матеріалі. Wood Handbook наводить максимальний момент для шурупа #8, загвинченого на 15,9 mm, як 3,16 + 0,0096 × густина в N·m: близько 8,9 N·m за 600 kg/m³ та 10,8 N·m за 800 kg/m³. Отвори від 50 % до 90 % діаметра осердя не давали суттєвої різниці в опорі висмикуванню.
Помірне затягування — найкращий компроміс між опором висмикуванню та зривом різьби: збільшення моменту затягування з 60 % до 90 % максимуму підвищило навантаження висмикування лише приблизно на 3 %.
Практичні поради
За посібником, змащення шурупів милом полегшує загвинчування в щільну деревину й мало впливає на висмикування. Попереднє свердління також зменшує розколювання: для цвяхів отвори діаметром близько 90 % діаметра цвяха трохи підвищують опір висмикуванню та запобігають розколюванню або зменшують його, особливо в щільних породах.
Шуруп #8 (гладкий стрижень 4,17 mm) із 25 mm різьби в ладанній сосні (G = 0,51): 108,25 × 0,51² × 4,17 × 25 ≈ 2 935 N. У білому дубі (G = 0,68): близько 5 218 N, тобто відношення опорів висмикуванню — приблизно 1,8.