Nit czy śruba? Kiedy połączenie nitowane wygrywa

Dwie blachy można połączyć na kilka sposobów i wcale nie zawsze najbardziej oczywiste rozwiązanie okazuje się najlepsze. Dylemat nit czy śruba pojawia się szczególnie wtedy, gdy połączenie ma być trwałe, lekkie, odporne na drgania albo dostęp do tylnej strony elementu jest mocno ograniczony. W praktyce nitowanie potrafi być szybsze i wygodniejsze od skręcania, ale nie oznacza to, że nit powinien zastępować śrubę wszędzie. Poniżej pokazujemy, kiedy naprawdę ma przewagę, jak dobrać nit do grubości materiału i po czym poznać, że lepiej jednak zostać przy śrubie.

Nit czy śruba – szybka odpowiedź

Nit wybierz przede wszystkim wtedy, gdy połączenie ma być trwałe, nie wymaga późniejszego rozbierania, a dostęp masz tylko z jednej strony. Śruba jest lepsza, gdy element trzeba okresowo demontować, regulować, wymieniać albo kontrolować.

Dotyczy to przede wszystkim popularnych w majsterkowaniu nitów zrywalnych, nazywanych również nitami jednostronnymi. Do ich osadzenia wystarczy dostęp od strony łba nitu. Podczas pracy nitownica ciągnie trzpień, korpus nitu odkształca się po niewidocznej stronie materiału, a po osiągnięciu określonego obciążenia trzpień zostaje zerwany.

GESIPA wskazuje dostęp tylko z jednej strony jako jedną z podstawowych przewag nitów zrywalnych nad klasycznym skręcaniem. Producent zwraca także uwagę na ich zastosowanie tam, gdzie liczą się szybkość montażu, niewielka ilość miejsca oraz odporność połączenia na drgania.

Trzeba jednak od razu zaznaczyć jedno: „nit czy śruba” nie jest porównaniem wytrzymałości dwóch pojedynczych elementów o tej samej średnicy. Nośność zależy m.in. od materiału łączników, średnicy, konstrukcji nitu, grubości łączonych elementów, jakości otworu i sposobu obciążenia. W przypadku odpowiedzialnych konstrukcji nie dobiera się łącznika wyłącznie „na oko”.

Sytuacja	Zwykle lepszy wybór	Dlaczego
Dostęp tylko z jednej strony	nit zrywalny	nie trzeba przytrzymywać nakrętki
Obudowa, kanał, profil zamknięty	nit	łatwy montaż jednostronny
Połączenie ma być często rozbierane	śruba	można je odkręcić
Potrzebna regulacja elementu	śruba	umożliwia ponowne ustawienie
Cienkie blachy	często nit	szybkie i kompaktowe połączenie
Silne drgania	zależy od systemu	odpowiedni nit może mieć przewagę, ale istnieją też zabezpieczane połączenia śrubowe
Konstrukcja nośna	według projektu	konieczne są obliczenia i dobór właściwego systemu

Kiedy połączenie nitowane ma przewagę nad śrubą?

Nie trzeba długo szukać sytuacji, w których odpowiedź na pytanie nit czy śruba zaczyna przechylać się w stronę nitowania. Najbardziej typowym przykładem są cienkie elementy metalowe, profile, obudowy i miejsca, do których po złożeniu konstrukcji nie da się włożyć klucza.

Gdy masz dostęp tylko z jednej strony

To prawdopodobnie największa praktyczna zaleta nitu zrywalnego.

Wyobraź sobie, że chcesz przymocować uchwyt do zamkniętego profilu, połączyć element metalowej obudowy albo naprawić fragment cienkiej blachy. Przy zwykłej śrubie z nakrętką trzeba dostać się również na drugą stronę.

Przy nicie zrywalnym wystarczy:

1. wywiercić odpowiedni otwór,
2. wsunąć nit,
3. założyć nitownicę na trzpień,
4. zacisnąć połączenie.

Howmet i Bossard wskazują możliwość wykonywania strukturalnych połączeń nitowych przy dostępie tylko od jednej strony jako jedną z istotnych cech takich systemów.

W warunkach domowego warsztatu może to oznaczać różnicę między kilkuminutową naprawą a koniecznością rozbierania połowy konstrukcji.

Gdy połączenie nie będzie rozbierane

Nitowanie ma sens tam, gdzie po wykonaniu połączenia element powinien pozostać na miejscu przez długi czas.

Przykłady to:

• metalowe obudowy,
• osłony,
• kanały wentylacyjne,
• lekkie konstrukcje z blach,
• elementy mebli metalowych,
• różnego rodzaju wsporniki i uchwyty,
• naprawy cienkich elementów metalowych.

Nit nie ma klasycznego gwintu, który można po prostu odkręcić. Usunięcie standardowego nitu zrywalnego najczęściej wymaga jego rozwiercenia.

I właśnie tu wada staje się zaletą: jeśli nie potrzebujesz demontażu, nie płacisz za funkcję, z której nigdy nie skorzystasz.

Gdy występują drgania i wstrząsy

To bardziej złożona sprawa niż proste stwierdzenie „nit jest odporny na drgania, a śruba nie”.

Nieprawidłowo zaprojektowane lub wykonane połączenie śrubowe może tracić napięcie wstępne i ulegać samoczynnemu luzowaniu pod wpływem obciążeń dynamicznych. Bossard opisuje zjawisko mikroruchów i samoczynnego odkręcania śrub m.in. w kontekście testu Junkera.

Nie oznacza to jednak, że każda śruba wibruje i się odkręca. Dostępne są nakrętki samohamowne, systemy klinujące i inne rozwiązania zabezpieczające połączenia gwintowane przed luzowaniem.

Z drugiej strony istnieją wysokowytrzymałe nity strukturalne z mechanicznym blokowaniem trzpienia, projektowane specjalnie do pracy przy dużych obciążeniach i drganiach. Bossard wymienia takie właściwości m.in. dla systemów FASTEKS FBR i Huck.

Praktyczna zasada jest więc taka:

przy lekkiej osłonie czy obudowie zwykły prawidłowo dobrany nit może być bardzo wygodnym rozwiązaniem, ale przy odpowiedzialnym połączeniu narażonym na duże drgania trzeba dobrać konkretny typ łącznika na podstawie jego parametrów.

Gdy liczy się miejsce

Śruba z nakrętką może wymagać:

• wystającego końca śruby,
• miejsca na nakrętkę,
• przestrzeni na klucz,
• czasem dodatkowej podkładki.

Nitowanie bywa pod tym względem znacznie bardziej kompaktowe. Jest to przydatne chociażby przy cienkich obudowach, profilach i elementach, w których każda dodatkowa przestrzeń ma znaczenie.

Gdy masz wiele identycznych połączeń

Przy kilku śrubach różnica może być niewielka. Przy kilkudziesięciu mocowaniach czas pracy zaczyna mieć znaczenie.

Nitowanie jest procesem powtarzalnym: otwór, nit, zaciśnięcie. Nie trzeba każdorazowo wkładać śruby, przytrzymywać nakrętki i dokręcać połączenia z dwóch stron.

Właśnie dlatego technologia nitowania jest powszechnie wykorzystywana także w produkcji seryjnej, gdzie proces może być automatyzowany.

Kiedy śruba będzie lepsza od nitu?

Nie warto zamieniać każdego połączenia na nity. Są sytuacje, w których połączenie śrubowe daje zdecydowanie więcej możliwości.

Gdy element będzie wymieniany albo serwisowany

Pokrywa urządzenia, część wymagająca konserwacji, mocowanie podzespołu czy regulowany uchwyt powinny dać się stosunkowo łatwo zdemontować.

Jeżeli zastosujesz nit, każda taka operacja może oznaczać:

• rozwiercenie starego nitu,
• usunięcie jego resztek,
• ponowne założenie nowego.

Przy śrubie wystarczy odkręcić mocowanie.

Dlatego odpowiedź na dylemat nit czy śruba jest tu zazwyczaj prosta: jeśli przewidujesz regularny dostęp do wnętrza konstrukcji, wybierz połączenie rozłączne.

Gdy potrzebujesz precyzyjnego docisku

Poprawnie zaprojektowane połączenie śrubowe wykorzystuje napięcie wstępne łącznika do wytworzenia siły zaciskającej połączone elementy. Wartość tego napięcia i sposób dokręcenia mają bezpośredni wpływ na pracę połączenia. Bossard publikuje z tego powodu osobne dane dotyczące napięcia wstępnego oraz momentów dokręcania.

W zastosowaniach konstrukcyjnych jest to istotna przewaga śruby: można projektować konkretną siłę docisku i kontrolować sposób dokręcenia.

Nie należy więc traktować zwykłego nitu zrywalnego jako automatycznego zamiennika śruby konstrukcyjnej.

Gdy nie znasz jeszcze docelowego ustawienia

Śruba daje możliwość:

• poluzowania elementu,
• przesunięcia go,
• ustawienia,
• ponownego dokręcenia.

Po prawidłowym zanitowaniu takiej regulacji już nie ma. To ważne chociażby przy składaniu stelaży, prowadnic czy regulowanych wsporników.

Gdy konstrukcja jest odpowiedzialna za bezpieczeństwo

Balustrada, element nośny, konstrukcja pracująca nad ludźmi, mocowanie ciężkiego urządzenia czy część pojazdu to nie miejsce na zasadę „ten nit wygląda na wystarczająco mocny”.

Istnieją nity strukturalne osiągające wysokie parametry ścinania i rozciągania, ale są to konkretne systemy o określonych właściwościach, a nie dowód na to, że dowolny nit nadaje się do konstrukcji nośnej.

W takim zastosowaniu potrzebny jest dobór połączenia zgodnie z projektem, wymaganiami producenta lub obliczeniami konstrukcyjnymi.

Jak dobrać nit do materiału i grubości?

Sam wybór między rozwiązaniami nit czy śruba to dopiero początek. Połączenie nitowane może być dobre tylko wtedy, gdy sam nit zostanie poprawnie dobrany.

Sprawdź zakres zacisku nitu

Jednym z najważniejszych parametrów jest grip range, czyli zakres grubości pakietu materiałów, który dany nit może prawidłowo połączyć.

Nie chodzi wyłącznie o grubość jednej blachy.

Jeżeli łączysz:

• blachę 1,5 mm,
• z blachą 2 mm,

łączna grubość materiału w miejscu połączenia wynosi:

1,5 mm + 2 mm = 3,5 mm.

Potrzebujesz więc nitu, którego deklarowany zakres zacisku obejmuje 3,5 mm.

GESIPA podkreśla, że zakres zacisku musi odpowiadać rzeczywistej grubości łączonych materiałów, ponieważ od tego zależy prawidłowe odkształcenie korpusu nitu.

To jeden z najczęstszych błędów podczas kupowania nitów: wybór wyłącznie na podstawie ich długości.

Średnica otworu musi pasować do konkretnego nitu

Otwór nie powinien być ani przypadkowo duży, ani zbyt ciasny.

GESIPA jako ogólną wskazówkę dla standardowych nitów podaje otwór około 0,1 mm większy od średnicy korpusu nitu, ale ostatecznie należy zawsze sprawdzić kartę konkretnego produktu.

Dobrze pokazuje to rzeczywisty przykład: dla standardowego nitu ze stali nierdzewnej GESIPA o średnicy korpusu 4,8 mm producent podaje otwór 4,9 mm oraz zakres zacisku 6–8 mm. Ten konkretny nit ma według karty produktu deklarowaną odporność na ścinanie 4000 N i rozciąganie 5000 N. Są to jednak parametry tego modelu, a nie wszystkich nitów 4,8 mm.

To ważny wniosek: