Śruba z pełnym czy częściowym gwintem - jaka jest różnica i co wybrać?

Dwie śruby mogą mieć tę samą średnicę, długość i klasę wytrzymałości, a mimo to różnić się jednym istotnym szczegółem – długością gwintu.

W jednej gwint biegnie niemal na całej długości trzpienia. W drugiej część śruby pod łbem pozostaje gładka. Czy ma to znaczenie? Tak – i w niektórych połączeniach całkiem duże.

Wybór między śrubą z pełnym a częściowym gwintem powinien zależeć przede wszystkim od konstrukcji połączenia i sposobu, w jaki śruba będzie obciążona.

Pełny i częściowy gwint – czym się różnią?

Różnicę najłatwiej zobaczyć na samej budowie śruby.

Śruba z pełnym gwintem ma gwint wykonany praktycznie na całej długości trzpienia aż w okolice łba.

Śruba z częściowym gwintem ma natomiast dwa odcinki:

• część gwintowaną,
• gładki, niegwintowany trzpień znajdujący się bliżej łba.

W przypadku popularnych śrub sześciokątnych dobrym przykładem są dwie normy:
ISO 4017 – śruba sześciokątna z pełnym gwintem
ISO 4014 – śruba sześciokątna z częściowym gwintem

Obie mogą występować w tej samej średnicy i klasie właściwości mechanicznych, ale nie oznacza to, że można stosować je zamiennie w każdej sytuacji. ISO 4014 i ISO 4017 określają odrębne wykonania śrub sześciokątnych.

Kiedy wygodniejszy jest pełny gwint?

Pełny gwint daje dużą swobodę ustawienia nakrętki na długości śruby.

Ma to znaczenie szczególnie wtedy, gdy:

• łączone elementy mają niewielką grubość,
• grubość pakietu może się zmieniać,
• śruba jest wkręcana bezpośrednio w otwór gwintowany,
• potrzebna jest możliwość regulacji położenia nakrętki.

Nie trzeba wtedy tak dokładnie dopasowywać długości niegwintowanej części trzpienia do grubości łączonych elementów.

To jeden z powodów, dla których śruby z pełnym gwintem są bardzo popularne w typowych połączeniach montażowych.

Po co więc stosuje się częściowy gwint?

Gładka część trzpienia nie jest przypadkowa. W odpowiednio zaprojektowanym połączeniu może przechodzić przez łączone elementy, podczas gdy gwint znajduje się dopiero w części współpracującej z nakrętką.

Ma to kilka zalet! Przede wszystkim gładki trzpień ma pełny przekrój śruby. Jeżeli połączenie jest obciążone poprzecznie i płaszczyzna ścinania przechodzi właśnie przez niegwintowaną część trzpienia, może to być korzystniejsze z punktu widzenia nośności na ścinanie niż sytuacja, w której płaszczyzna ścinania przechodzi przez gwint. W obliczeniach połączeń stalowych rzeczywiście rozróżnia się te dwa przypadki – przekrój śruby w części gwintowanej jest mniejszy niż pełny przekrój trzpienia.

Nie oznacza to jednak, że śruba częściowo gwintowana jest zawsze mocniejsza. Wszystko zależy od konstrukcji konkretnego połączenia i miejsca, w którym występują obciążenia.

Gładki trzpień może mieć jeszcze jedną zaletę

Niegwintowana część śruby może również lepiej prowadzić łączone elementy w otworze. Gwint ma nierówną powierzchnię i mniejszy efektywny przekrój. Gładki trzpień zapewnia natomiast bardziej jednolitą powierzchnię kontaktu.

Dlatego w połączeniach, w których istotne jest przenoszenie obciążeń poprzecznych lub odpowiednie prowadzenie elementów, częściowy gwint może być rozwiązaniem przewidzianym przez konstruktora.

Czy częściowy gwint zawsze jest lepszy przy dużych obciążeniach?

Nie – to zbyt duże uproszczenie. Śruba z częściowym gwintem ma przewagę tylko wtedy, gdy jej długość została prawidłowo dobrana do połączenia. Gładka część trzpienia powinna znaleźć się tam, gdzie jest potrzebna. Jeżeli niegwintowany odcinek będzie zbyt długi, może dojść do sytuacji, w której nakrętka dojdzie do końca gwintu, zanim prawidłowo dociśnie łączone elementy. Z kolei jeśli śruba będzie dobrana tak, że płaszczyzna ścinania nadal będzie przebiegała przez gwint, jedna z głównych korzyści częściowego gwintu może po prostu nie zostać wykorzystana.

Dlatego przy takim wykonaniu liczy się nie tylko całkowita długość śruby, ale również długość jej części gwintowanej. Długości gwintów dla śrub i wkrętów metrycznych są określane m.in. przez ISO 888.

Pełny gwint czy częściowy – co wybrać?

W praktyce można przyjąć prostą zasadę. Jeżeli potrzebujesz uniwersalnego elementu montażowego, śruba pracuje z nakrętką przy różnych grubościach materiału albo jest wkręcana w otwór gwintowany, pełny gwint często będzie wygodniejszym rozwiązaniem.

Jeżeli natomiast projekt przewiduje, że przez łączone elementy ma przechodzić gładka część trzpienia albo istotne jest położenie płaszczyzny ścinania względem gwintu, należy zastosować śrubę z częściowym gwintem o odpowiednio dobranej długości.

Najważniejsze jest jednak to, żeby nie zamieniać jednego wykonania na drugie wyłącznie dlatego, że zgadzają się średnica i długość.

Na co zwrócić uwagę podczas zakupu?

Jeżeli dokumentacja podaje konkretną normę – najlepiej się jej trzymać. Jeśli natomiast dobierasz element do istniejącego połączenia, warto sprawdzić nie tylko M12x80, ale również:

• czy gwint dochodzi prawie do łba,
• jaka część trzpienia pozostaje gładka,
• jaka jest grubość łączonych elementów,
• gdzie po dokręceniu znajdzie się nakrętka,
• czy śruba pracuje przede wszystkim na rozciąganie, ścinanie czy w sposób złożony.

Szczególnie w bardziej odpowiedzialnych połączeniach wybór między pełnym a częściowym gwintem powinien wynikać z projektu, a nie tylko z dostępności produktu.

Najprostsze rozróżnienie

Jeżeli podczas zakupów widzisz obok siebie ISO 4014 i ISO 4017, różnica nie jest kosmetyczna.

• ISO 4017 wybieramy tam, gdzie potrzebna jest śruba sześciokątna z pełnym gwintem.
• ISO 4014 stosuje częściowy gwint i gładką część trzpienia.

To, które rozwiązanie będzie właściwe, zależy od samego połączenia. Dlatego warto patrzeć na śrubę nie tylko przez pryzmat średnicy, długości i klasy wytrzymałości. Długość gwintu jest również jednym z parametrów, które mogą mieć znaczenie dla prawidłowego działania całego połączenia.