Vijak

Vijci raznih oblika.

Vijak sa šestostranom glavom.

Vijak s valjkastom glavom s unutrašnjim šestouglom (za imbus ključ).

Vijak sa samorežućim navojem.

Vijak za lim.

Vijak ili zavrtanj, kolokvijalno šraf, šaraf, šeraf (iskvareno nem. schraub) je mašinski element koji ima cilindrično telo sa navojem i u većini slučajeva ima glavu koja služi da se pomoću odgovarajućeg alata vijak pritegne ili popusti. Vijak se koristi za rastavljive spojeve, tj. spojeve koji se mogu sastavljati i rastavljati bez oštećenja. Prema smeru navoja vijak može biti desni (najčešće u upotrebi) ili levi. Valjkastog je oblika, a duž cele spoljne strane ili njezinog dela oblikovan je narezanim ili utisnutim navojem, to jest spiralnim užlebljenjem, koje deluje poput vešto izvedene kosine. Navoj se u obliku helikoidne linije ili uske površine ravnomernim nagibom ovija oko cilindričnog ili, ređe, blago kupastog tela i uspinje u smeru kazaljke na satu (desni navoj) ili obrnuto (levi navoj).

Prema nameni, navoji imaju različite oblike poprečnog preseka (trougaoni, trapezni, pilasti i tako dalje), mogu biti jednovojni ili viševojni (dvovojni, trovojni), metrički ili colni (na primer cevni Vitvortov navoj). Karakteristične veličine navoja jesu ugao profila, teorijska i nosiva dubina, korak i drugo. Većinom su standardizovani, premda se iz različitih razloga izvode i izvan standarda. Pored tela s navojem, vijak je obično opremljen glavom različitog oblika. Glava vijka najčešće je šestostrana prizma, ali može biti i četvorougaona, poluokrugla, valjkasta s ravnim ili upuštenim krstom, šestouglom (takozvani imbus-vijak) ili zvezdom, potom sočivasta, krilna, narovašena, očna ili stožasta. Uglavnom ima glavu koja pruža mogućnost odvijanja ili zavijanja, uz pomoć odgovarajućeg alata kao na primer odvijač) ili ključ za šestougaone glave). Glava vijka je uglavnom veća od tela vijka, da bi se vijak zaustavio kod zavijanja, ali i da prenosi silu na nosivoj površini. Telo vijka ima na sebi navoj, koji može biti puni navoj ili delomični navoj.

Početkom 15. veka proizvedeni su prvi metalnih vijci u Evropi, ali zbog visoke cene proizvodnje otišli su u zaborav. S počekom industrijalizacije u 18. veku proizvodnja vijaka je postala jeftina. Od tada su se do danas našli kao roba široke potrošnje širom sveta.

Vijke se može odvijati s spoljne i unutrašnje strane (inbus vijak). Navoj može biti levi i desni. Skoro svi vijci imaju desni navoj, a levi navoj se postavlja samo u specijalnim slučajevima, kao na primer na spremnicima ili bocama za gas. Vijčani spojevi su najčešće korištena vrsta rastavljivih spojeva. Glavni elementi vijčanog spoja su:

• Vijak na kojem je izrađen spoljni navoj;
• Matica ili cilindrični provrt u mašinskom delu u kojima je izrađen unutrašnji navoj;
• Podloška ili podložna pločica, te osigurač (po potrebi).

Vrste vijaka

Prema nameni i vrsti navoja vijci se dele na:

Vijak sa metričkim navojem

Ovaj vijak se izrađuje sa metričkim (milimetarskim) navojem. Može imati navoj po celom telu (od glave vijka pa do kraja tela) ili delimični navoj (navoj kreće od kraja tela, ali ne dolazi do glave). Ova vrsta vijaka se često koristi za spajanje elemenata pomoću navrtke. Vijak i navrtka moraju imati navoj istog prečnika i koraka.

Vijak sa colovnim (Vitvort) navojem

Sve rečeno za vijke sa metričkim navojem važi i za ove vijke, sa razlikom što je na ove vijke narezan colovni navoj.

Vijak za drvo

Vijak sa podloškom i navrtkom.

Vijak za drvo

Šestougaona glava kombinovana sa PH.

(a) ravna, (b) sočivasta, (c) poluokrugla, (d) torban, (e) upuštena, (f) poluokrugla upuštena

Uvrtni vijci.

Glavati vijak s valjkastom glavom.

Svorni vijak.

Toriks utor na glavi vijka.

Šestostrana matica.

Razne vrste podloški.

Krstasti ključ za vijke automobilskih točkova.

Vijak za drvo pripada grupi samoreznih vijaka, tj. vijak koji prilikom uvrtanja sam urezuje navoj u drvo. Vijci za drvo služe za spajanje drvenih delova međusobno i s delovima drugih materijala. Navoj je urezni. U smeru prema glavi dubina njihovih navoja opada. Glave im mogu biti šestougaone, četvorougaone, polukuglaste, sočivaste i upuštene s slotom. Vijci za drvo izrađuju se od čelika, mesingove legure aluminijuma. Oni se ubrajaju u samonarezne vijke, jer sami sebi narezuju navojnu rupu, odnosno nije neophodna matica. Imaju širok navoj većeg uspona i upuštenu ili poluokruglu glavu s slotom. Na sličnom načelu deluju i vijci za lim te vijci za plastiku, koji često imaju završetak tela poput nareznog svrdla.

Vijak za lim

Vijak za lim takođe pripada grupi samoreznih vijaka, a služi za spajanje limenih elemenata. Pre uvrtanja u limu se mora izbušiti otvor odgovarajućeg prečnika.

Samobušeći vijak

Vrh samobušećeg vijka ima izgled burgije tako da nije potrebno prethodno bušenje otvora.

Prema vrsti alata koji se koristi za uvrtanje dele se na:

• Vijak sa šestougaonom glavom
• Vijak sa kvadratnom glavom
• Vijak sa šlicom (prorezom) - za ravni odvijač
• Vijak sa PH (Phillips) glavom - za „krstasti“ odvijač
• Inbus vijak
• Jednosmerni vijak (može samo da se uvrne)

Prema obliku glave dele se na:

• Vijak sa upuštenom glavom
• Vijak sa poluokruglom glavom
• Vijak sa poluokruglom upuštenom glavom
• Vijak sa sočivastom glavom
• Vijak sa sočivastom upuštenom glavom
• Inbus vijak
• Torks vijak
• Vijak za gips
• Torban vijak
• Vijak bez glave sa šlicom - „crv“ sa šlicom
• Vijak bez glave sa šestougaonom rupom - inbus „crv"
• Vijak bez glave - „brezon"
• Specijalni vijci (npr. vijak sa kukom)

Matični vijci

Matični vijci imaju uglavnom šestostranu glavu vijka, a ređe četverostranu. Glava vijka je obično izrađena u jednom komadu s telom vijka. Uz te oblike glave, postoje još valjkaste, kupaste, zaobljene ili vijci s upuštenim glavama. Visina glave vijka je obično 0,7 d (d – spoljni prečnik vijka). Da bi se smanjila koncentracija naprezanja vijka u vijčanom spoju, na mestu prelaza tela vijka u glavu, taj prijelaz ne sme biti oštar. Obično se zaobljuje ojačanjem tijela vijka na tom mestu, ili se izrađuju utori za rasterećenje na telu ili na glavi. Završeci vijaka mogu biti različiti. Najčešće su zaobljeni ili stožasti, a ponekad mogu biti i ravni.

Glavati vijci

Glavati vijci ili vijci s glavom se upotrebljavaju u slučajevima kad kroz materijal nije moguće probušiti rupu, na primer zbog velike debljine predmeta ili nepristupačnosti predmeta s druge strane, pa se za vijčani spoj ne može koristiti matica. Glave tih vijaka namenjenih za uvijanje i odvijanje uz pomoć ključeva, najčešće su šestostrane.

Svorni vijci

Svorni vijak nema glavu već ima narez na oba svoja kraja. Pri tome narez ne mora obvezatno biti jednak. Upotrebljava se za vijčane spojeve koji se često rastavljaju, a jedan od primera su vijci na glavama motora. Jedan kraj vijka čvrsto se uvija u otvor koji ima unutrašnji navoj, a na drugom kraju se spoj steže maticom. Prilikom rastavljanja vijčanog spoja, vijak se više ne izvija već se samo odvije matica.

Zatični vijak

Sličan je svornjaku, ali ima navoj po celoj dužini vijka. Upotreba i način instalacije je sličan kao i kod svornjaka,

Specijalni vijci

Specijalni vijci i matice upotrebljavaju se za posebne namene. To su temeljni, distancijski, uvrtni, zatezni, zglobni, vijci za zavešenje, vijci za zatvaranje, te oni sa specijalnim oblicima. U tu grupu spadaju i vijci za drvo.

Temeljni vijci

Temeljni ili sidreni vijci služe za pričvršćivanje mašina i uređaja za njihove betonske temelje. Povezuju glavne delove s postoljem ili temeljom, a izvedeni su ili kao vijci s glavom ili im je glava kupasto prizmatična, rasečena i povinuta, raskovana ili spljoštena ili ima neki drugi, često nepravilan oblik koji osigurava dobro držanje kada se zalije u beton temelja.

Sprežnjaci

Sprežnjaci ili distancijski vijci služe za spoj, gde je potrebno održavanje dva ili više mašinskih delova na određenoj udaljenosti jednoga od drugoga. Njihova funkcija može biti osigurana ojačanim izvođenjem vijka na celom rasponu udaljenosti koju treba održavati ili samo na njegovim krajevima, odnosno potrebni se razmak održava s pomoću distancijske ljuske.

Uvrtni vijci

Uvrtni vijci ili vijci za fiksiranje služe za stezanje, fiksiranje međusobnog položaja i podešavanje međusobne udaljenosti dva dela. Najčešće imaju navoj po čitavoj dužini vijka i četvrtastu glavu. Za uvijanje neki imaju utor, a neki šestougaonu rupu za imbus ključ.

Zatezni vijak

Zatezni vijak ili zatezni spoj je mašinski deo koji služi za spajanje i podešavanje dužine i napetosti zateznih štapova ili užeta. Za tu svrhu ima na jednom kraju desni, a na drugom levi navoj.

Zglobni vijci

Zglobni vijci upotrebljavaju se za spajanje delova koji se čvrsto otvaraju, kao na primer kod nekih teških poklopaca. Tada se na prirubnicama umesto provrta nalaze prorezi. Umesto glave, zglobni vijci imaju oko kroz koje prolazi svornik, oko kojeg se vijak može okretati, kad je krilna matica odvijena.

Vijci s nareznicom

Vijci s nareznicom upotrebljavaju se za uvrtanje u bušene rupe, u kojima sami urezuju ili bolje rečeno uvaljuju navoj, obično pri spajanju delova od tanjih limova. Na mestu na takav način izrađenog navoja, povećava se debljina dela koji se spaja. Ti se vijci izrađuju od čelika i kale. Njihove glave su šestougaone, cilindrične, polukuglaste ili upuštene, a navoj pokriva čitavu površinu tela vijka.

Vijci i matice specijalnih oblika

Vijci i matice specijalnih oblika primenjuju se tamo gde je potrebno da se spreči njihovo uvijanje ili odvijanje od strane neovlaštenih osoba, time što je za to potreban specijalni alat. Najčešće su to vijci s trobridnom glavom ili maticom, ili s utorima posebnog oblika.

Navojna šipka

Navojna šipka ima navoj duž cele svoje dužine. Raspoloživa je u dimenzijama prečnika od 3 mm pa do 36 mm, a obično je duga jedan metar. Takođe postoje navojne šipke izrađene od različitih materijala kako bi se osigurala potrebna nosivost i izdržljivost na opterećenja. Navojna šipka je namenjena za vučno naprezanje.

Označavanje vijaka

Označavanje vijaka je standardizovano tako da je verovatnoća greške prilikom kupovine, ugradnje i slično svedena na minimum. U oznaci vijka mora biti naveden standard koji definiše osnovne karakteristike vijka (oblik i vrstu glave i sl.), materijal od kojeg je napravljen vijak i nazivna dimenzija.

Primer:

Vijak M10x50 (JUS M. B1.051) ČV.5.6

Ovom oznakom definiše se vijak sa šestougaonom glavom, navoj je metrički prečnika 10 mm. Telo vijka je dugačko 50 mm. Vijak je napravljen od čelika ČV.5.6.

Materijali vijaka

Glavni članak: Materijal čeličnih vijaka

Najčešći materijal za izradu vijaka je čelik visoke istegljivosti, kod kojega nema opasnosti od krhkog loma. U elektrotehnici se zbog dobre provodnosti koristi mesing. Koriste se i laki metali, a u zadnje vreme i polimeri (veštačke plastične mase). Čelični vijci se dele u razrede čvrstoće: 4.6, 4.8, 5.8, 8.8, 9.8, 10.9, i 12.9; te dve dodatne klase: 8.8.3 i 10.9.3. Navedene čvrstoće vrede za temperature do 350 °C. Iznad toga se koriste specijalni materijali. Oznaka razreda čvrstoće znači, za primer oznake 6.8:

• prvi broj x 100 = 6 x 100 = 600 N/mm² = R_m (maksimalna čvrstoća)
• prvi broj x drugi broj x 10 = 6 x 8 x 10 = 480 N/mm² = R_e (granica elastičnosti)

Vijci razreda čvrstoće 6.8 i čvršći moraju oznaku razreda čvrstoće imati vidljivo otisnutu na glavi vijka.

Vijčani spoj

Glavni članak: Vijčani spoj

Vijčani spoj spada u rastavljive spojeve, a pored spajanja, koriste se za zaptivanje, zatezanje, regulaciju, merenje i prenos kretanja. Osnovni elementi vijčanog spoja su vijak i matica, pri čemu vijak ima spoljni navoj, a matica odgovarajući unutrašnji navoj. Matica može u vijčanom spoju biti samostalan deo, ili je zamenjuje deo spojnog mašinskog dela, u kome onda treba izraditi unutrašnji navoj. S obzirom da su vijak i matica najčešće korišteni mašinski delovi na svim područjima tehnike, njihov oblik, veličina i materijal su standardizovani.

Vijčani spojevi se mogu generalno razvrstati u sledeće grupe:

• Nosivi vijčani spojevi. Najčešći su, a koriste se za pričvršćivanje rastavljivih mašinskih delova koji su izloženi raznovrsnim naprezanjima. Izvode se sa prednaprezanjem ili bez njega.
• Dosedni vijčani spojevi. Koriste se za pričvrsne, rastavljive veze raznih mašinskih delova dosednim vijcima, koji dobro podnose smisaona opterećenja i istovremeno centriraju spajane delove. Češće se izvode bez nego s prednaprezanjem.
• Pokretni navojni spojevi. Namenjeni su za prenos i pretvaranje kružnog kretanja u pravolinijsko, ili obrnuto. S njima se postižu velike aksijalne sile za nametnute male obodne sile, npr. kod vijčanih vretena alatnih mašina, u vijčanim dizalicama i sl.
• Vijčani spojevi za zatezanje. Koriste se kod zatega s jednim ili dva vijka. Kod zatega s dva vijka jedan vijak ima levi, a drugi desni navoj (zatezni vijak).
• Zaptivajući vijčani spojevi. Namena im je zatvaranje ulaznih i izlaznih otvora posebno oblikovanim vijcima, npr. kod kliznih ležajeva, u rezervoarima i sl.
• Diferencijalni vijčani spojevi. Koriste se za podešavanje raznih naprava, te kod regulacije ventila.
• Merni vijčani spojevi. Služe za merenje dužina kod mehaničkih merila (mikrometarski vijak).

Radi boljeg naleganja ili radi sprečavanja samoodvrtanja, vijčanom se spoju ispod glave vijka ili ispod matice stavljaju obični i elastični podlošci. Često se upotrebljavaju i dve matice zajedno, od kojih druga, bliža kraju (takozvana protivmatica ili kontramatica), služi kao osigurač.

Utor na glavi vijka

Glavni članak: Utor na glavi vijka

Osim pljosnatog odvijača, koriste se i drugi oblici. Torks sistem je dobar, jer se sila na maticu ili glavu vijka ne prenosi po nekoliko linija, nego po nekoliko površina.

Alat za pritezanje

Glavni članak: Ključ (alat)

Ključevima za šestougaone glave vijaka i matice pritežu se vijci sa šestostranom glavom. Vijci s pljosnatim utorom na glavi vijka pritežu se odvijačem s pljosnatim vrhom. Vijci s valjkastom glavom s unutrašnjim šestougaonim otvorom pritežu se inbus ključem. Vijci s posebnim utorima na glavi vijka pritežu se specijalnim alatima. Vijci s prstenastom glavom i svorni vijci uvršćuju se ručno. Prostor potreban za pritezanje i otpuštanje vijka zavisi od vrste vijka, odnosno potrebne vrste ključa. Najmanje je mesta potrebno za inbus vijke pa se oni mogu smestiti neposredno jedan uz drugi.

Istorija

U antičko vreme, vijak je prvu put upotrebljen kao deo vijčane pumpe za navodnjavanje Visećih vrtova iz Vavilona u 7. veku p. n. e. Vijak je kasnije opisao grčki matematičar i filozof Arhita iz Tarenta (428 - 350. p. n. e.). Od 1. veka p. n. e. koristili su se drveni vijci, uglavnom u presama za dobijanje ulja i vina. U Evropi se metalni vijci nisu pojavili sve do 15. veka.

Godine 1744. izumljena je preteča odvijača. Prvi odvijači, slični onima koje danas koristimo, pojavili su se tek u 19. veku. Do polovine 19. veka u brodogradnji su se isključivo koristile zakovice. Metalni vijci su ušli u upotrebu krajem 18. veka. Sa razvojem mašina za izradu navoja (1870-ih), drastično se smanjila cena navojnih elemenata i time se povećala upotreba vijaka. U 19. veku u upotrebi su bili vijci sa prorezom, vijci sa kvadratnom glavom i vijci sa šestougaonom glavom. U 20. veku je došlo do razvoja i drugih oblika glava. 1908, Kanađanin P. L. Robertson, je izumeo vijak sa glavom sa kvadratnom rupom. Vijak sa glavom sa šestougaonom rupom (imbus) pojavio se 1911. godine. Ranih 1930-ih Henri Filips je izumeo vijak sa PH glavom ("krstak").

Vidi još

• Podloška
• Navrtka
• Čelik za vijke
• Arhimedov vijak
• Brodski vijak
• Navojno vreteno

Literatura

• Samuel, Andrew (1999). Introduction to Engineering Design. Oxford: Butterworth-Heinemann. str. 213. ISBN 978-0-7506-4282-8. 
• Dyke, Andrew Lee (1919). Dyke's Automobile and Gasoline Engine Encyclopedia. A.L. Dyke. str. 1. 
• Bojan Kraut (1982), Strojarski priručnik, Tehnička knjiga Zagreb
• Lionel S. Marks (1951), Mechanical Engineers' Handbook, McGraw-Hill Publishing Company Ltd., London
• Bickford, John H.; Nassar, Sayed (1998). Handbook of bolts and bolted joints. CRC Press. ISBN 978-0-8247-9977-9. 
• Colvin, Fred Herbert; Stanley, Frank Arthur (1914), American Machinists' Handbook and Dictionary of Shop Terms (2nd izd.), McGraw-Hill. 
• Hallowell, Howard Thomas, Sr (1951), How a Farm Boy Built a Successful Corporation: An Autobiography, Jenkintown, Pennsylvania, USA: Standard Pressed Steel Company, LCCN 52001275, OCLC 521866. 
• Huth, Mark W. (2003), Basic Principles for Construction, Cengage Learning, ISBN 978-1-4018-3837-9. 
• Oberg, Erik; Jones, Franklin D.; Horton, Holbrook L.; Ryffel, Henry H. (2000). Machinery's Handbook (26th izd.). New York: Industrial Press Inc. ISBN 978-0-8311-2635-3. 
• Ryffel, Henry H.; et al. (1988), Machinery's Handbook (23rd izd.), New York: Industrial Press, ISBN 978-0-8311-1200-4. 
• Smith, Carroll (2012). Carroll Smith's Nuts, Bolts, Fasteners, and Plumbing Handbook. MBI Publishing Company LLC. ISBN 978-0-7603-4103-2. 

Spoljašnje veze

• How the World Got Screwed
• NASA-RP-1228 Fastener Design Manual
• Imperial/Metric fastening sizes comparison
• "Hold Everything", February 1946, Popular Science"
• How to feed screws and dowels