Как восстановить сорванную внутреннюю резьбу?

Никто не застрахован от того, что при ремонте автомобиля или в других рабочих ситуациях может произойти повреждение резьбового соединения. Как вернуть работоспособность, казалось бы, вышедшей из строя резьбе?

Многие мастера используют традиционный способ, суть которого сводится к рассверливанию отверстия сверлом большего диаметра и нарезанию метчиком новой резьбы. Однако после такого ремонта придется использовать и ответный элемент (болт, шпильку, свечу) большего диаметра, что не всегда представляется возможным. Этот способ не подойдет и в случае, если запас «тела» для рассверливания недостаточен.

Как отремонтировать резьбу с сохранением ее прежнего диаметра?

В настоящее время найден простой и надежный способ восстановления резьбы, который уже достаточно давно используют во всем мире. В нашей стране он, к сожалению, медленно набирает популярность, как по причине нашей неосведомленности, так и из-за невозможности приобрести в магазинах специальные пружинные вставки и вспомогательный установочный инструмент.

Комплект инструментов для восстановления резьбы

Разработкой и изготовлением вставок занимаются многие известные производители. Изделия разных фирм могут незначительно различаться по названию (ввертыши, футорки), конструктивному исполнению и материалу, но принцип действия и технология установки одинакова для всех. В продаже можно найти не только комплекты ввертышей различных длин, диаметров и шага резьбы, но и целые наборы для восстановления резьбы, в которые помимо вставок входят сверла, метчики, установочное приспособление и оправка для обламывания монтажного поводка. Такие решения предлагает немецкий производитель металлорежущего инструмента «Volkel» и российский «Дело  Техники». У некоторых брендов подобная технология и инструмент называется «системой», например:

• система V-coil
• система Recoil
• система HeliCoil

Как это работает?

1. Проволочные вставки для ремонта резьбовых отверстий представляет собой спирально свернутую проволоку из нержавеющей стали с ромбовидным поперечным сечением. Ромбовидный проволочный профиль позволяет внешней части витков ввинчиваться в приемную резьбу в корпусе во время установки. На внутренней части футорки витки образуют новую стандартную резьбу с углом 60°. Наружный диаметр футорки в свободном состоянии больше принимающей резьбы, поэтому витки спирали сжимаются, когда она ввинчивается в корпус. Подобно пружине сжатые витки пытаются разжаться относительно стенок резьбового отверстия корпуса. Возникающий в результате натяг в месте посадки помогает удерживать установленный вкладыш и предохраняет от вывинчивания.
2. Вставки снабжены поводковым язычком, который используется для их ввинчивания в подготовленную приемную резьбу. Специальный установочный инструмент захватывает его и использует в качестве привода. После установки поводок будет не нужен и легко обламывается.
3. В основании язычка сделана небольшая насечка, которая немного уменьшает площадь поперечного сечения проволоки. Когда нужно будет удалить язычок, насечка поможет легко обломить его в этом месте.

Процесс установки пружинной вставки:

Ремонт поврежденной резьбы выполняется в четыре простых шага.

Шаг 1. Просверлите старую резьбу, используя размер сверла, рекомендованный на упаковке комплекта для ремонта резьбы. На хвостовике метчика также указан рекомендуемый размер сверла под резьбу. Не забудьте очистить отверстие от частиц металла. Полная таблица по сверлению отверстий под метчик.

Шаг 2. В просверленном отверстии нарежьте резьбу специальным метчиком под проволочную вставку, который имеет некоторые отличия от стандартного метчика и обозначается буквами STI (система HeliCoil). Таблица с размерами метчиков под футорки.

Шаг 3. Установите резьбовую вставку с помощью установочного инструмента.

Для резьбы с крупным (обычным) шагом:

• Наденьте спиральную вставку на монтажный инструмент.
• Поворачивайте вставку до тех пор, пока ее поводок не войдет в паз на конце стержня установочного инструмента.
• Вкрутите ремонтную вставку в резьбовое отверстие, используя ручку поворотного установочного инструмента.
• После того, как вставка будет установлена ​​на нужную глубину, выкрутите установочный шпиндель. 

Для резьбы с мелким шагом:

• Используйте монтажный инструмент с патроном предварительного натяжения (сжатия), который входит в комплект для ремонта мелкой резьбы.
• Поместите спиральный вкладыш в патрон предварительного натяжения.
• Проденьте шпиндель установочного инструмента через спираль, пока поводковый язычок не войдет в его паз.
• Поворачивайте инструмент, чтобы намотать вставку на резьбовой конец корпуса предварительной катушки.
• Одной рукой удерживайте корпус под прямым углом к ​​поверхности заготовки над резьбовым отверстием. Вращайте установочный инструмент, чтобы установить вставку через корпус предварительной катушки в резьбовое отверстие в заготовке. После установки убедитесь, что корпус предварительной катушки может плавно перемещаться, значит, витки спирали совпали с резьбой в заготовке.
• После того, как ремонтная вставка будет установлена ​​на нужную глубину, выкрутите установочный инструмент.

Монтажный инструмент для установки ввертыша

Вкручивание футорки

Совет по ремонту резьбы:

Одна из причин того, что данная резьбовая технология не работает, заключается в неправильной посадке резьбовой вставки.

Главное практическое правило – верх проволочного вкладыша должен находиться ниже поверхности заготовки на 1/4 - 1/2 шага резьбы. Один из простых способов определить глубину установки подробно описан ниже.

Перед тем, как начать процесс установки, внимательно посмотрите на входную резьбу, нарезанную метчиком STI в отверстии. Обратите внимание на то место, где нить начинает входить в отверстие.

Сделайте небольшую временную контрольную метку на поверхности корпуса, удаленную на 3/4 оборота от того места, где резьба входит в отверстие. Эта отметка будет использоваться для определения глубины установки ввертыша.

Установите резьбовую вставку заподлицо с поверхностью корпуса и совместите ее конец с контрольной меткой. После этого поверните ее еще на 1/4 оборота для погружения ниже поверхности корпуса на 1/4 шага (0,25 P).

Если требуется более глубокая посадка, поверните установочный инструмент еще на 1/4 оборота.

Шаг 4. Удалите поводковый язычок

• Используйте бородок или просто кусок круглого стержня, подходящего по диаметру к полученному резьбовому отверстию.
• Уприте конец инструмента в язычок и удерживайте его прямо в отверстии.
• Ударьте по хвостовику инструмента молотком. Поводок должен сломаться в месте надреза, который и предназначен для этой цели. На вставках большого диаметра (от М14) иногда легче отломить его с помощью длинногубцев движениями вверх-вниз.
• Извлеките обломанный язычок из отверстия перед сборкой резьбового соединения.

Вопросы и ответы:

Почему данная технология требует использования специального метчика STI? Что такое метчик STI? Можно ли вместо него использовать стандартный метчик?

Маркировка метчика STI

Отремонтированная внутренняя резьба предназначена для крепежа стандартных размеров. После установки пружинной вставки ее витки устанавливаются с тем же шагом, что и у резьбы крепежа, для которого предназначено резьбовое отверстие.

Входная резьба под резьбовые вставки формируется специальными метчиками (также известными как STI), разработанными для использования с этими ремонтными системами.

Метчики под резьбовую вставку отличаются размерами от стандартных метчиков под винты. Но маркируются они по конечному результату, который будет получен после установки вкладыша.

Рассмотрим разницу между STI и стандартным метчиком на конкретном примере:

Стандартный метчик, используемый для нарезания резьбы для крепежа 1/2"NF, имеет основной диаметр 0,500 дюйма с шагом 20 витков на дюйм. Соответствующий метчик STI имеет такой же шаг резьбы 20 витков на дюйм, но немного больший основной диаметр, в этом примере он составляет 0,568 дюйма.

Есть ли какой-нибудь способ более надежно зафиксировать вставку на резьбе, а не полагаться только на посадку с натягом для удержания в резьбовом отверстии?

Чтобы надежнее закрепить вставку в корпусе детали рекомендуется использовать дополнительные способы фиксации:

Химическое стопорение. Нанесите тонкий слой резьбового фиксатора на внешнюю часть витков вставки перед тем, как ввинтить ее в отверстие. Не наносите слишком много этого состава, а после установки обязательно протрите полученную внутреннюю резьбу, чтобы ввинчиваемый в нее крепеж не приклеился.

Механическое стопорение. Используя пробойник и молоток, слегка развальцуйте один виток резьбы корпуса, в том месте, где находится резьбовой конец установленной футорки. Цель этого метода - слегка деформировать или сжать резьбу корпуса, чтобы затруднить выкручивание вставки при демонтаже крепежа.

Диапазон размеров:

Пружинные вставки предлагаются в дюймовых и метрических размерах. Согласно опубликованным данным доступны вкладыши для винтов от размера № 2 до 1 1/2 дюйма и от М3 до М42.

Их длина обозначается 1d, 1.5d, 2d и т.д., где d – диаметр спирали, причем это длина в смонтированном состоянии и без установочного язычка (в свободном состоянии они короче). Например, для футорки М6, 2d  длина будет составлять два диаметра, то есть 12 мм.

Типы резьбы:

Ремонтные футорки доступны с различными типами резьбы и конфигурациями шага, включая UNC, UNF, метрическую крупную и мелкую резьбу, UNEF, UNS и трубную резьбу.

Из какого металла изготавливают вставки?

На изготовление резьбовых вставок идет особо прочная высококачественная сталь, преимущественно нержавеющая твердостью 425 – 550 HV (по Виккерсу) марки А2 и А4. Для специальных целей производители выпускают их из таких материалов, как Nitronic 60, жаропрочный сплав Inconel X, титан и фосфорная бронза.

Преимущества использования ремонтных вставок:

• Данный метод позволяет сформировать резьбу, которая по прочности и надежности не уступает оригинальной, а в случаях с металлами низкой прочности повышает несущую способность резьбы.
• Прочная сталь, из которой изготовлены ввертыши, снижает риск быстрого износа резьбовой поверхности при частом закручивании и выкручивании крепежа.
• Резьбовая вставка имеет жесткую посадку без зазоров в изготовленной резьбе, исключающую риск отвинчивания при динамических нагрузках или в момент выкручивания винта.
• Посаженная с натягом пружинная футорка занимает устойчивое положение без дополнительной фиксации клеем и обеспечивает равномерное распределение усилие от болта по всей длине отверстия.
• Описываемая система дает возможность создавать в мягких материалах (дерево, пластик) надежную стальную резьбу, а также сделать резьбовое соединение в хрупких и тонкостенных деталях.
• С помощью резьбовых вставок можно осуществить легкий переход от одного вида резьбы на другой, например: с левой на правую, с метрической на дюймовую, с мелкой на крупную и наоборот.

Использование пружинных вставок открывает новые возможности для конструирования, дает свободу в выборе материала и размера крепежных элементов. Возможность быстро отремонтировать резьбовое отверстие избавит от необходимости замены дорогостоящей детали.  В случае необходимости ремонтные вставки можно демонтировать при помощи все тех же инструментов, входящих в «систему».

Видеодемонстрация установки ввертшей