От чего зависит прочность соединения на шурупах и гвоздях. Таблица сопротивления выкручиванию для разных пород древесины

Как упоминалось выше, свойства древесины имеют большое влияние на удержание шурупов и гвоздей, влияет на прочность соединения. Критериями оценки таких свойств является сопротивление вытягиванию шурупов и гвоздей из древесины. Прочность соединения на шурупах, гвоздях и скобах зависит от силы трения между ними и древесиной. Сила трения, в свою очередь, зависит от породы древесины, то есть от механических свойств, и того, в каком направлении по отношению к волокнам вбит гвоздь или ввернут шуруп. Чем больше поверхность контакта гвоздя или шурупа с древесиной, тем крепче он держится в ней. Таким образом, прочность таких соединений зависит для гвоздей от: глубины вбивания, диаметра или формы сечения (круглые, квадратные, звездообразные), а для шурупов от: глубины закручивания, диаметра и параметров нарезки. На прочность соединения также влияет шероховатость рабочей поверхности этих металлических изделий. Чем больше плотность древесины, тем большее усилие требуется для забивания гвоздя или вкручивания шурупа, и это может вызвать раскалывание древесины. Поэтому возникает необходимость предварительного сверления отверстий под гвозди и шурупы. Прочность соединения на гвоздях и шурупах зависит от условий эксплуатации изделия. Так, при повышении влажности древесины появляется ржавчина, если поверхность метизделий не защищена, она разъедает поверхность шурупов и гвоздей, прочность соединения снижается. Учитывая это в конструировании мебели, предназначенной для эксплуатации на открытом воздухе, например, садово-парковой, или в периодически отапливаемых помещениях, где возможно значительное изменение влажности древесины, необходимо применять металлические изделия с антикоррозийным покрытием.

Удельное сопротивление вытягивания шурупов и гвоздей приведены в табл. 2.5. Удельное сопротивление вытягивания определяется по формуле:

Для шурупов:

Для гвоздей:

Где P_Max – максимальная нагрузка, Кгс; l – глубина закручивания нарезки шурупов в материал, Мм; F – площадь развернутой поверхности забитой части гвоздя F = π Dl, мм² ; D – диаметр гвоздя, L – длина забитой части гвоздя, см.

Данные табл. 2,5 показывают, что величина удельного сопротивления вытягивания шурупов и гвоздей, соответственно закрученным и вбитым в плоскость древесностружечных плит, зависит от их плотности.

Таблица 2.5

Материал	плотность, Г / см3	Удельное сопротивление
		Гвозди 2,0 x 4,0 мм, МПа	Шурупы 4,0 x 4,0 мм. МПа
Плиты древесностружечные
Трехслойные	0,50–0,65	2,0–4,0	0,4–0,8
Двухслойные	0,66–0,80	3,0–6,0	0,4–1,0
Экструзионные	0,66–0,80	2,0–3,5	0,6–0,8
Древесина
Сосна	0,60	4,0	0,48
Пихта	0,46	4,2	0,28
Ель	0,37	46	0,29
Бук	0,67	7,4	0,59
Липа	0,57	3,2	0,38
Ясень	0,64	-	0,57
Береза	0,66	-	0,58
Граб	0,72	-	0,65
Осина	0,41	-	0,25

В табл. 2.6 приведены данные удельного сопротивления вытягивания шурупов зависимости от способа производства древесностружечных плит и направления закручивания (ввинчивания).

Таблица 2.6

Способ прессования	Удельное сопротивление вытягиванию шурупов кгс / мм закрученных
	В пласть	В торец
Плоский периодический	6–10	4,5–8
Плоский непрерывный	6–8	4–8
Экструзионный	4–5	3–4

Величина удельного сопротивления вытягивания закрученных шурупов или забитых гвоздей из древесины различных пород зависит от направления их оси. Так, вытягивания шурупов и гвоздей в тангенциальной плоскости из древесины осины, сосны и пихты больше, чем в радиальной плоскости, на 4–6%.

Для других лиственных пород это сопротивление, наоборот, больше в радиальной плоскости, чем в тангенциальной, на 1–5% (возрастает с увеличением плотности), в табл. 2,5 сопротивление вытягивания шурупов и гвоздей из натуральной древесины дано как средняя величина между тангенциальным и радиальным направлениями (плоскостями сопротивления). Это сопротивление на 30–40% ниже при направлении осей шурупов и гвоздей в торец.

Сопротивление вытягивания шурупов и гвоздей также зависит от условий эксплуатации этих соединений. Так, при длительной вибрации таких соединений (вагоны поездов и других видов транспорта) проявляется так называемое «самовитягивание» этих металлических изделий, т. е. шурупы со временем частично выкручиваются, а гвозди вынимаются. На вопрос, как избежать негативного явления сегодня нет однозначного ответа, хотя рекомендуются различные меры, например: увеличение направленной шероховатости вытягивания и вывинчивания, изменение формы резьбы стержня шурупа (рис. 5.19), увеличение длины шурупов и гвоздей, нанесение на их поверхность клея.