Typy nitów – łeb grzybkowy, stożkowy, powiększony, młotkowy czy kolorowy?

Mamy wiele rozmaitych metod, dzięki którym możemy łączyć ze sobą w budownictwie poszczególne elementy. Jedną z nich, cieszącą się niesłabnącą popularnością, jest nitowanie. Potrzeba do niego jednak nitów, a te występują w tylu rodzajach, że czasem naprawdę nie wiadomo, które wybrać.

Czym jest nitowanie?

Nitowanie to technika, która umożliwia nierozłączne łączenie blach, wsporników, dźwigarów oraz części maszynowych. Zanim spawanie stało się powszechne, nitowanie dominowało w konstrukcjach stalowych — od mostów po statki. Mimo rozwoju technologii spawalniczej, nitowanie nadal znajduje zastosowanie tam, gdzie spawanie jest niemożliwe lub nieuzasadnione ekonomicznie.

Proces przebiega w następujący sposób: w łączonych elementach wykonujemy otwory przelotowe, przez które przeciągamy nit. Następnie wystający koniec trzonu mocujemy w nitownicy, która poprzez odkształcenie plastyczne tworzy drugą główkę — zakuwkę. Powstałe połączenie jest trwałe i szczelne, a aby rozdzielić elementy, konieczne jest rozwiercenie nitów.

Współczesne nitowanie wykorzystuje głównie nity rurkowe z drutem centralnym (nity zrywalne), które można montować jednostronnie — z dostępem tylko do jednej strony łączonego materiału. To właśnie ta cecha uczyniła je uniwersalnym rozwiązaniem w produkcji masowej i naprawach trudno dostępnych miejsc konstrukcji.

Budowa i charakterystyka

Klasyczny nit składa się z trzech elementów: główki (łba), szyjki (trzonu cylindrycznego) oraz zakuwki — części formowanej podczas nitowania. W tradycyjnym nitowaniu na gorąco zakuwkę tworzy się poprzez odkuwanie rozgrzanego końca nitu młotem pneumatycznym lub hydraulicznym.

Obecnie dominują nity rurkowe z drutem, w których drut stalowy przechodzi przez rurkowy trzon i tworzy główkę montażową. Podczas nitowania nitonwica zrywa drut, a równocześnie rozszerza rurkę od wewnątrz — stąd nazwa nity zrywalne. Mechanizm ten pozwala na szybki montaż bez konieczności dostępu do drugiej strony połączenia.

Budowa nitu determinuje jego właściwości wytrzymałościowe. Nity pełne (o trzonie litym) przenoszą największe obciążenia, natomiast nity drążone i rurkowe stosuje się przy łączeniu materiałów o mniejszej twardości — skóry, tworzyw sztucznych, laminatów czy drewna.

Podział według kształtu i konstrukcji

Kształt łba nitu

Podstawowe kryterium podziału stanowi kształt główki. Dostępne są nity z łbem:

• kulistym — najbardziej uniwersalne, wytrzymałe i tanie, ale znacznie wystające ponad powierzchnię
• grzybkowym — rozłożone naciski na większą powierzchnię, mniej wystające niż kuliste
• soczewkowym — kompromis między wytrzymałością a estetyką, umiarkowane wystanie
• płaskim (wpuszczanym) — zapewnia gładką powierzchnię po zanitowaniu, wymaga sfrezowania pogłębienia pod łeb, słabsze mechanicznie
• stożkowym — stosowane w połączeniach precyzyjnych, gdzie wymagane jest dokładne pozycjonowanie

Wybór kształtu łba zależy od wymagań konstrukcyjnych: tam gdzie priorytetem jest wytrzymałość, stosujemy łby kuliste; gdzie liczy się aerodynamika lub estetyka — płaskie lub soczewkowe.

Przekrój trzonu

Ze względu na konstrukcję trzonu rozróżniamy:

• nity pełne — trzon lity, stalowy, do obciążeń dużych i dynamicznych
• nity drążone — z otworem wzdłużnym, lżejsze, do materiałów o średniej twardości
• nity rurkowe — trzon wykonany z cienkościennej rurki, do materiałów miękkich (tkaniny, skóra, drewno)

Szczelność połączenia

Nity szczelne posiadają tuleję zakończoną płasko, co uniemożliwia przenikanie wilgoci do wnętrza połączenia. Nity otwarte mają perforowany trzon i stosuje się je tam, gdzie szczelność nie jest wymagana, ale istotna jest redukcja masy.

Specjalne typy konstrukcyjne

Nit rozchylny (gwiazdkowy) posiada zakuwkę w postaci dwóch lub czterech języczków, które po przełożeniu przez otwór rozgina się ręcznie lub narzędziem. Rozwiązanie to sprawdza się przy materiałach, gdzie dostęp do drugiej strony jest utrudniony.

Nit karbowany ma trzon z naciętymi karbami, które po wbiciu w miękki materiał (drewno, płyty pilśniowe) kotwiczą nit bez potrzeby formowania zakuwki. Montaż odbywa się jednostronnie, młotkiem lub stemplem.

Nity z powiększonym kołnierzem stosuje się przy łączeniu cienkich blach lub materiałów kruchych — większa powierzchnia styku zapobiega ich odkształceniu lub przerwaniu pod obciążeniem.

Nity młotkowe montuje się poprzez zaklepywanie (młotkowanie) wystającego trzonu, co powoduje jego spęcznienie i utworzenie zakuwki. Metoda ta nie wymaga specjalistycznych narzędzi, ale jest czasochłonna i stosowana głównie w rzemiośle artystycznym.

Wykończenie i kolorystyka

Nity dostępne są nie tylko w naturalnym kolorze stali (szarym) lub aluminium (srebrnym), ale także w pełnej gamie kolorystycznej — od bieli, przez czerń, po odcienie metaliczne i pastelowe. Powłoki lakiernicze lub eloksowane pozwalają dopasować nity do kolorystyki łączonych elementów, co ma znaczenie w produkcji mebli, obudów urządzeń czy detali architektonicznych.

Wady i zalety nitowania

Nitowanie, jak każda technika łączenia, ma zarówno ograniczenia, jak i unikalne zalety.

Wady nitowania

Nierozłączność połączenia — nity tworzy się poprzez odkształcenie plastyczne, co czyni demontaż niemożliwym bez zniszczenia nitu. Rozdzielenie elementów wymaga rozwiercenia lub wywiercenia nitu, co uszkadza otwory montażowe.

Osłabienie materiału — nawiercenie otworów pod nity redukuje przekrój nośny łączonych elementów. W konstrukcjach obciążonych statycznie może to obniżyć wytrzymałość nawet o 10–15% w zależności od gęstości rozmieszczenia nitów.

Konieczność dostępu do otworów — większość technik nitowania wymaga dostępu przynajmniej z jednej strony połączenia, co w zamkniętych konstrukcjach (profile, rury) bywa utrudnione.

Zalety nitowania

Trwałe i szczelne łączenie materiałów niespawanych — nitowanie umożliwia łączenie aluminium z stalą, metali z tworzywami czy laminatów, których nie można zgrzewać lub spawać ze względu na różnice temperatury topnienia lub właściwości chemicznych.

Zachowanie struktury materiału — nitowanie na zimno nie wprowadza ciepła do strefy łączenia, co eliminuje odkształcenia termiczne, naprężenia wewnętrzne i zmianę struktury krystalicznej. Jest to szczególnie ważne przy materiałach hartowanych lub aluminiowych stopach aerospace.

Tłumienie drgań — połączenie nitowe, w przeciwieństwie do spawanego, posiada mikroprzesuw między elementami, co absorbuje energie drgań i redukuje propagację hałasu. Z tego powodu nitowanie stosuje się w konstrukcjach narażonych na obciążenia dynamiczne — kadłuby samolotów, mosty, maszyny wibracyjne.

Kontrola jakości połączenia — nitowanie pozwala na wizualną ocenę stanu łączenia poprzez inspekcję łbów i zakuwek. Spawanie wymaga badań nieniszczących (RTG, ultradźwięki), co jest kosztowne i czasochłonne.