Jaka nakrętka do śruby 10.9? Klasy nakrętek i nakrętki niskie

ISO 898-2 nadaje klasy nakrętkom ze stali węglowej i stopowej z gwintem metrycznym M5–M39 (drobnozwojnym M8 × 1 – M39 × 3). Klasa nakrętki zwykłej i wysokiej to jedna liczba: lewa liczba najwyższej klasy śruby, z którą nakrętkę wolno połączyć, czyli setna część wytrzymałości tej śruby na rozciąganie w MPa. Nakrętka klasy 10 pasuje więc do śrub do 10.9 włącznie. Co oznaczają dwie liczby na łbie śruby, wyjaśnia artykuł klasy wytrzymałości śrub.

Reguła działa w jedną stronę. ISO 898-2 pozwala zastąpić nakrętkę klasą wyższą: nakrętka 10 na śrubie 8.8 jest w porządku. Nakrętka niższej klasy na mocniejszej śrubie nie ma takiego dopuszczenia — przy dokręcaniu lub przeciążeniu pierwszy może puścić jej gwint, a nie śruba. Klasę widać na samej nakrętce: cyfra na czole albo na boku. Wydanie 2022 wymaga oznaczenia każdej nakrętki zgodnej z normą, bez względu na jej kształt.

Klasy nakrętek dobrano tak, żeby para śruba–nakrętka przeniosła pełną wytrzymałość śruby. Przy przeciążeniu ma pęknąć śruba, a nie zostać zerwany gwint. Sprawdzianem nakrętki jest próba obciążenia: na hartowanym trzpieniu musi przenieść siłę próbną bez zerwania gwintu.

Nakrętka klasy 8 przenosi w próbie 74,2 kN — więcej, niż wynosi minimalna siła zrywająca śruby 8.8 (67,4 kN). To wyjaśnia zasadę parowania, ale nie dowodzi sposobu zniszczenia każdego gotowego złącza. Próba nakrętki na trzpieniu nie jest obciążeniem dopuszczalnym całego połączenia. Śruba 10.9 tej samej średnicy zrywa się dopiero przy 87,7 kN. Ta sama nakrętka klasy 8 ma gwarantowane tylko 74,2 kN, czyli mniej, niż śruba wytrzyma. Przy dokręcaniu 10.9 do wysokiego napięcia gwint nakrętki może puścić pierwszy — dlatego do 10.9 bierze się nakrętkę klasy 10.

Jedno zastrzeżenie ISO 898-2 dotyczy nakrętek samohamownych, z wkładką niemetalową albo całometalowych. Dla nich norma nie pozwala zastępować klasy wyższą: łączy się wyłącznie nakrętkę i śrubę o odpowiadających sobie klasach. Nakrętka samohamowna klasy 8 idzie do śruby 8.8, klasy 10 — do 10.9. W katalogu to m.in. nakrętki DIN 985 z wkładką. Jak działają i przed czym naprawdę chronią, opisuje artykuł o nakrętkach samozabezpieczających.

Nośność gwintu nakrętki zależy nie tylko od klasy, ale też od tego, ile zwojów pracuje, czyli od wysokości. ISO 898-2:2022 dzieli sześciokątne nakrętki na trzy odmiany według wysokości minimalnej m min (pozostałe kształty — kołnierzowe, kołpakowe, do osadzania — opisuje Rodzaje nakrętek):

Wysokość tłumaczy też różnicę między DIN 934 a ISO 4032. Karta ISO 4032 ma w każdym rozmiarze M5–M39 co najmniej 0,80 D (M10: 8,04 mm). Karta DIN 934 podaje dla M10 7,64 mm, czyli 0,76 D, a dla M20 14,9 mm, czyli ok. 0,75 D. DIN 934 przypisuje klasy wg własnej normy DIN 267-4, ISO 4032 — wg ISO 898-2. Rozmiar po rozmiarze pokazuje porównanie DIN 934 a ISO 4032.

Nakrętka niska ma mniej więcej połowę wysokości zwykłej. DIN 439 M12 ma wg karty co najmniej 5,7 mm, czyli ok. 0,48 D, wobec 10,37 mm w ISO 4032. ISO 898-2 nadaje takim nakrętkom klasy dwucyfrowe. Zero na początku oznacza ograniczoną nośność i jest ostrzeżeniem: nakrętka niska nie jest zaprojektowana tak, by przy przeciążeniu ochronić połączenie przed zerwaniem gwintu. Druga cyfra to w przybliżeniu setna część nominalnego naprężenia próbnego w MPa: 04 — ok. 400, 05 — 500.

Co to znaczy w M12, widać w tabeli wyżej: nakrętka 04 ma obciążenie próbne 32,0 kN, 05 — 42,2 kN. Obie wartości są niższe od obciążenia próbnego samej śruby 8.8 (48,9 kN). Norma nie gwarantuje więc, że nakrętka niska przeniesie choćby siłę, do której śruba 8.8 pracuje sprężyście. Nie wolno jej liczyć jak nakrętki klasy 8.

Zwykle służy jako kontrnakrętka. ISO 898-2 stawia wtedy warunek: nakrętka niska musi pracować razem z nakrętką zwykłą albo wysoką — klasa 04 z nakrętkami do klasy 8 włącznie, klasa 05 z nakrętkami do klasy 12 włącznie. Kolejność montażu (najpierw niska, potem pełna) opisuje część o kontrnakrętce.

Inną skalę mają DIN 936, nakrętka niska z gwintem drobnozwojnym, i niska koronowa DIN 937. Ich klasy 17H i 22H to klasy twardości wg DIN 267-24, normy dla nakrętek bez określonego obciążenia próbnego. Liczba mówi o minimalnej twardości, a sama DIN 267-24 zastrzega, że z klasy twardości nie wynika ani nośność nakrętki, ani odporność jej gwintu na zerwanie. 17H nie jest więc „mocniejsza” od 05 — to inna skala.

W katalogu: nakrętki niskie DIN 439 w klasach 04 i 05 oraz z nierdzewnej A2 i A4, DIN 936 klasy 17H i DIN 937. Czym DIN 439 różni się od ISO 4035, łącznie z kluczem w M10, M12, M14 i M22, pokazuje porównanie DIN 439 a ISO 4035.

Nakrętki ze stali nierdzewnej opisuje ISO 3506-2, a zasada jest ta sama: nakrętka zwykła ma klasę równą klasie śruby. Do śruby A2-70 bierze się nakrętkę A2-70, do A4-80 — A4-80. Nierdzewne nakrętki niskie mają tam własne, niższe klasy.

Gruba warstwa cynku na gwincie śruby ocynkowanej ogniowo wymaga luzu, którego zwykła para 6H/6g nie ma. ISO 10684 daje go na dwa sposoby: nakrętką gwintowaną po cynkowaniu z nadwymiarem (6AZ lub 6AX) albo śrubą wykonaną przed cynkowaniem z podwymiarem (6az). Dla nakrętek M8 i M10 z nadwymiarem norma obniża obciążenie próbne względem ISO 898-2. W katalogu nakrętki ocynkowane ogniowo to m.in. DIN 934 klasy 8 i nakrętka HV EN 14399-4 klasy 10, którą stosuje się w zestawie ze śrubą 10.9 — więcej w artykule o śrubach HV.