Sprawdziany do gwintu, część 1 – rodzaje, oznaczenia i właściwe stosowanie sprawdzianów

Witajcie. Systematycznie, choć ostatnio nieco ospale, staram się tworzyć wpisy na temat każdej popularnej grupy przyrządów stosowanych w dziedzinie metrologii długości i kąta. Generalnie nie ma większego problemu z usystematyzowaniem „prostych” narzędzi typu suwmiarki czy mikrometry. Są natomiast takie obszary w naszej branży, gdzie bogactwo rodzajów w obrębie grupy jest tak wielkie, że naprawdę ciężko się połapać. Jednym z takich obszarów jest kraina sprawdzianów do gwintu. Temat jest naprawdę rozległy i najtrudniejsze w pisaniu tego tekstu było skondensowanie go do możliwie krótkiej postaci. Dlatego też niniejszy wpis zdecydowałem się podzielić na 3 części – w pierwszej omówimy rodzaje i oznaczenia popularnych sprawdzianów, w drugiej zajmiemy się metodami ich kalibracji i zasadami gospodarki sprawdzianami, natomiast ostatni wpis poświęcimy przeciwsprawdzianom, modyfikacjom i wyjaśnieniu pozostałych związanych z tematem kwestii.

Popularne rodzaje gwintów

Samym rodzajom gwintów bez wątpienia można poświęcić odrębny wpis i pewnie niebawem taki się pojawi. Tym razem jednak pozwolę sobie wybrać kilka popularnych rodzajów gwintu, z którymi większość z nas ma do czynienia na co dzień w praktyce zawodowej i życiu codziennym.

Zestawienie najpopularniejszych rodzajów gwintu wraz z normami

Naturalnie jest to wierzchołek góry lodowej, a samych rodzajów gwintu naliczymy kilkadziesiąt… Zważywszy, że gwinty dalej dzielą się na jeszcze kilka typów w obrębie grupy a na dany rodzaj gwintu przypada nieraz kilka norm, mamy obraz rozległości zagadnienia. Przyznam się przed Wami, że po 14 latach praktyki zawodowej wciąż trafiam w tym obszarze na nowe rzeczy i im więcej poświęcam temu czasu, tym rozleglejsza zdaje się być moja niewiedza…

Ponieważ ciężko jest zjeść ciasto w całości, zwykło się kroić je na mniejsze porcje. I dokładnie to samo zrobimy teraz tak, aby doprowadzić do zrozumienia ogółu, oraz wskazać każdemu zainteresowanemu którędy wiedzie droga do szczegółów.

Podobieństwa i różnice

Nie zamierzam tutaj wprowadzać podstaw teorii gwintów i połączeń gwintowych – to temat na osobny materiał, w tym skupiamy się na sprawdzianach, więc pozwolę sobie na maksymalnie proste wprowadzenie w temat.

Nie będzie nadużyciem stwierdzenie, że kontrola połączeń gwintowych jest jednym z najistotniejszych obszarów metrologii długości i kąta, podobnie jak same połączenia gwintowe są jednym z ważniejszych zagadnień w wytwarzaniu. Dlatego też znajomość przynajmniej podstaw uważam za absolutnie niezbędną dla zrozumienia zagadnienia i co ważniejsze – właściwego podejścia do wytwarzania i kontroli gwintów.

Same gwinty, a co za tym idzie także i sprawdziany, w pierwszej kolejności podzielić należy na zewnętrzne (śruba, trzpień) i wewnętrzne (nakrętka, pierścień). Połączenie pary gwintów zewnętrznego i wewnętrznego nazywamy połączeniem gwintowym. Aby połączenie gwintowe funkcjonowało prawidłowo, naturalnie musimy dopasować oba elementy pod kątem średnicy znamionowej i podziałki. Dalej w zależności od funkcji połączenia i rodzaju wyrobu, w obrębie danego rozmiaru zastosować możemy różne „dokładności”, uzyskiwane przez dobór odpowiedniej tolerancji średnicy i pasowania gwintu.

Konstrukcyjnie gwinty różnią się od siebie między zarysem. Różne są kształty zębów, promienie dna bruzdy, kąt gwintu. Najważniejszą jednak różnicą wynikającą z kształtu jest to, czy mamy do czynienia z gwintem walcowym czy stożkowym. Generalnie podział ten jest z naszego punktu widzenia zasadniczy, gdyż sprawdziany i gwinty stożkowe są zdecydowanie bardziej wymagającymi obiektami wzorcowania i pomiaru.

Niezależnie od rodzaju gwintu, wewnątrz każdej grupy występują gwinty o różnych rozmiarach, które zwykle opisywane są dwoma parametrami: średnicą nominalną oraz podziałką (P). Średnica nominalna (znamionowa) gwintu odpowiada średnicy zewnętrznej gwintu zewnętrznego (d) lub wewnętrznej gwintu wewnętrznego (D). Poza nią wyróżniamy jeszcze 2 średnice gwintu: wewnętrzną (D1, d1) i podziałową (D2, d2). Zapamiętać należy, że wielkie litery dotyczą oznaczenia gwintów wewnętrznych, a małe zewnętrznych.

zarys i średnice gwintu
Zarys gwintu walcowego z zaznaczonymi średnicami, podziałką oraz kątem boków. Źródło: EURAMET

Dla gwintu wewnętrznego określono tolerancje dla średnic D2 oraz D1, natomiast dla zewnętrznego toleruje się średnice d2 i d.

Z naszego punktu widzenia największe znaczenie w ocenie jakości gwintu ma średnica podziałowa.

Średnica podziałowa gwintu

Średnica podziałowa (D2, d2) jest to średnica walca podziałowego, którego oś pokrywa się z osią gwintu, a powierzchnia boczna przecina zarys gwintu w taki sposób, że szerokość występu i bruzdy są sobie równe.

To właśnie średnica podziałowa jest najczęściej ocenianym i najbardziej efektywnym w ocenie przydatności sprawdzianu do gwintu parametrem. Podczas kontroli sprawdzianem sprawdzana jest w rzeczywistości tzw. średnica podziałowa wirtualna. Definicja średnicy podziałowej wirtualnej została opracowana i jest stosowana z powodów praktycznych, gdyż kontrola sprawdzianem nie równa się dokładnie kontroli średnicy podziałowej gwintu, bo uwzględnia także odchyłki kątów boków i podziałki. Inaczej mówiąc, chcąc sprawdzać średnicę podziałową sprawdzianem, musielibyśmy mieć do czynienia z gwintem o idealnym zarysie, bez odchyłek kątów boków oraz podziałki, co jak wiadomo nie jest możliwe. Do tego dochodzą inne odchyłki geometryczne prostoliniowości i walcowości.

Średnica podziałowa wirtualna jest średnicą podziałową idealnego geometrycznie gwintu, o nominalnej podziałce i kątach boków, który wkręca się z gwintem rzeczywistym bez luzu lub oporu.

Do kompletu zostaje nam jeszcze przytoczenie definicji średnicy podziałowej elementarnej, która to wyznaczana jest podczas pomiaru średnicy podziałowej metodą trójwałeczkową i nie uwzględnia odchyłek podziałki i kątów boków, przyjmując je za nominalne.

Średnica podziałowa elementarna jest to średnica wyobrażalnego walca, którego oś pokrywa się z osią gwintu, a jego tworzące przecinają bruzdę gwintu rzeczywistego, przechodząc przez punkty średnie.

Więcej miejsca na dokładny opis i metody wyznaczania średnic podziałowych poświęcę w części 2 artykułu.

Rodzaje sprawdzianów do gwintu

Sprawdziany do gwintu możemy podzielić według kilku kryteriów. Dla każdego rodzaju gwintu da się wskazać wspólną, standardową pulę rodzajów sprawdzianów. Do kontroli gwintów wewnętrznych będą to:

  • Sprawdziany gwintowe trzpieniowe jednostronne: przechodnie i nieprzechodnie
  • Sprawdziany gwintowe trzpieniowe dwustronne (przechodnio-nieprzechodnie)
  • Sprawdziany trzpieniowe (tłoczkowe) gładkie jednostronne: przechodnie i nieprzechodnie
  • Sprawdziany trzpieniowe (tłoczkowe) gładkie dwustronne (dwugraniczne): przechodnio-nieprzechodnie.

Jeśli ktoś jest zaskoczony obecnością sprawdzianów gładkich w tym zastawieniu, to wyjaśniam: sprawdziany te wykorzystywane są do kontroli średnicy wewnętrznej gwintu wewnętrznego. Zgodnie z normą ISO 1502 taka kontrola jest dopuszczalna, a średnicę sprawdzaną uznaje się za zgodną gdy sprawdzian przechodni bez wysiłku przechodzi przez cały gwint przedmiotu, natomiast nieprzechodni nie wchodzi w gwint głębiej niż wynosi długość 1 podziałki.

Kontrola gwintu zewnętrznego odbywa się z kolei przy wykorzystaniu sprawdzianów pierścieniowych bądź szczękowych, których wyróżniamy następujące rodzaje:

  • Sprawdziany gwintowe pierścieniowe przechodnie i nieprzechodnie
  • Sprawdziany gwintowe szczękowe przechodnie i nieprzechodnie
  • Sprawdziany gładkie pierścieniowe przechodnie i nieprzechodnie
  • Sprawdziany gładkie szczękowe przechodnie i nieprzechodnie

Ze sprawdzianami gładkimi sytuacja ma się analogicznie jak w przypadku tłoczkowych, z tym, że tutaj służą nam do oceny średnicy zewnętrznej gwintu zewnętrznego. Sprawdziany szczękowe możemy dalej podzielić na stałe i nastawne.

Wśród gwintów stożkowych (R, NPT) możemy także wskazać sprawdziany innego typu, niespotykane w gwintach typu M czy G, jak na przykład sprawdziany o zarysie pełnym i modyfikowanym. Omówimy je szerzej w trzeciej części artykułu.

Funkcje sprawdzianów

Nadrzędną zasadą stosowaną przy projektowaniu sprawdzianów jest zasada Taylora. Zgodnie z nią w sprawdzianie przechodnim zawiera się granice maksimum materiału MML tylu wymiarów lub elementów związanych, ilu praktycznie potrzeba, a granica minimum materiału LML elementu lub wymiaru może być sprawdzana jedynie za pomocą sprawdzianu do sprawdzania jednego elementu lub wymiaru, czyli sprawdzianem nieprzechodnim.

Sprawdzian gwintowy pierścieniowy przechodni sprawdza: górny wymiar średnicy podziałowej wirtualnej (MML) z uwzględnieniem odchyłek podziałki, kształtu i kątów boków.

Sprawdzian gwintowy pierścieniowy nieprzechodni sprawdza: wymiar dolny średnicy podziałowej (elementarnej) gwintu zewnętrznego.

Sprawdzian gwintowy trzpieniowy przechodni sprawdza: wymiar dolny średnicy podziałowej wirtualnej gwintu wewnętrznego MML, biorąc pod uwagę odchyłki podziałki, kształtu i kątów boków.

Sprawdzian gwintowy trzpieniowy nieprzechodni sprawdza: górny wymiar średnicy podziałowej elementarnej gwintu wewnętrznego.

Ocena zgodności gwintu wyrobu przy użyciu sprawdzianu

Zgodność sprawdzanego gwintu oceniamy następująco:

Gwint uznajemy za zgodny, jeśli sprawdzian PRZECHODNI bez nadmiernego wysiłku wkręca się i przechodzi przez całą długość części gwintowanej, a jednocześnie sprawdzian NIEPRZECHODNI bez nadmiernego wysiłku nie wkręca się więcej niż 2 zwoje na część gwintowaną wyrobu. Jeśli gwint wyrobu ma 3 zwoje lub mniej, sprawdzian nieprzechodni nie powinien przejść całkowicie.

Jeśli któryś z warunków nie został spełniony, gwint wyrobu uznajemy za niespełniający wymagań.

Oznaczenia sprawdzianów do gwintu

Aby prawidłowo zidentyfikować sprawdzian z jakim mamy do czynienia, poznać należy sposób oznaczania sprawdzianów, który na szczęście jest co do zasady podobny dla różnych rodzajów gwintu.

Nie ma oczywiście problemu z pierwszym rozróżnieniem, które dotyczy sprawdzianów do gwintu wewnętrznego, gdyż te mają kształt trzpienia, podczas gdy sprawdziany do gwintu zewnętrznego wykonywane są jako pierścienie (bądź sprawdziany szczękowe). Sprawdzian pierścieniowy nieprzechodni rozpoznamy po obecności czerwonej kropki lub paska na obwodzie pierścienia również w kolorze czerwonym, ewentualnie oznaczenie NGO. Sprawdzian pierścieniowy przechodni nie posiada żadnego z barwnych elementów, ewentualnie oznaczenie GO. Sprawdzian trzpieniowy dwustronny – jak nazwa wskazuje, z jednej strony trzpienia posiada część przechodnią (oznaczoną kolorem zielonym lub nieposiadającą oznaczenia), a z drugiej nieprzechodnią (kolor czerwony, zawsze). Sprawdzian jednostronny przechodni lub nieprzechodni ma tylko jedną powierzchnię gwintowaną z zachowaniem oznaczeń jak wyżej.

W celu precyzyjnej identyfikacji sprawdzianu posłużymy się naniesionymi na jego powierzchni oznaczeniami. Oznaczenia te będą różne w zależności od gwintu, ale możemy wskazać pewien schemat czy też ogólne reguły.

Uogólniony schemat oznaczania sprawdzianów do gwintu
  • Rodzaj gwintu: najczęściej litera (M, G, UN) lub norma (np. ISO 228)
  • Wymiar nominalny: średnica znamionowa
  • Podziałka: uwaga! dla metrycznych podawana po znaku „x”. Jeśli znak „x” nie występuje i nie wskazano podziałki, oznacza to podziałkę zwykłą. Podziałki inne niż zwykłą podaje się bezwzględnie. W systemie imperialnym podziałka podawana jest jako TPI (ilość zwojów na cal, thread per inch).
  • Tolerancja: dla metrycznych szereg i położenie pola tolerancji np. 6g, dla calowych klasa dokładności np. 3A
  • Modyfikacja: wskazanie modyfikacji względem wymiaru znormalizowanego, np. gwint lewy (LH), ewentualnie zmiana średnicy znamionowej, np. – 0,1.

Poznanie tego schematu pozwoli odnaleźć się w gąszczu występujących na rynku sprawdzianów. Kluczem zawsze będzie jednak umiejętność odwołania się do odpowiedniej normy, w której z kolei odnajdziemy wyjaśnienie ewentualnych niuansów i rzadziej spotykanych rodzajów. Poniżej przedstawiam oznaczenie na wybranym przykładzie sprawdzianu pierścieniowego przechodniego do gwintu metrycznego i w tym miejscu kończę pierwszą część cyklu dotyczącego sprawdzianów do gwintu. Część druga za tydzień.

Sprawdzian do gwintów zewnętrznych (pierścieniowy) przechodni




Dodaj komentarz