Nawiercanie pod wkręty – jakie wiertło i kiedy konieczne

Rozłupałem deskę tarasową z modrzewia syberyjskiego wzdłuż całej sztuki, bo pożałowałem piętnastu sekund na zmianę bitu na wiertło. Deska kosztowała 148 zł, była ostatnia z partii i na kolejną dostawę czekałem jedenaście dni, przez które taras stał z jednym pustym pasem przy schodach. Wkręt szedł spokojnie do trzech czwartych długości, a potem usłyszałem krótkie „trask” i zobaczyłem rysę biegnącą od czoła deski w stronę środka.

Nawiercanie pod wkręty jest tą częścią roboty, którą wszyscy skracają jako pierwszą, bo dokłada drugie narzędzie i podwaja liczbę ruchów. Problem w tym, że wkręt wchodzący w drewno bez otworu pilotującego zachowuje się jak stalowy klin: rozpycha włókna na boki i wywołuje naprężenie w poprzek słojów, a właśnie w tym kierunku drewno jest około dwudziestokrotnie słabsze niż wzdłuż. Przy gęstości powyżej 500 kg na metr sześcienny albo przy wkręcie za blisko krawędzi materiał po prostu nie ma dokąd uciec.

W tym poradniku rozkładam zasady nawiercania na konkretne liczby: kiedy jest obowiązkowe, jak wyliczyć średnicę wiertła z rdzenia wkręta, gdzie przebiega normowa granica 12 średnic od czoła deski i w których sytuacjach nowoczesne wkręty pozwalają ten krok pominąć. Samo nawiercanie dokłada mniej więcej 10-15 sekund na jeden łącznik, a wiertło do drewna fi 3,5 mm kosztuje 6-12 zł. Poziom trudności zerowy, koszt błędu liczony w deskach.

Dlaczego wkręt bez otworu rozłupuje drewno?

Bo działa jak klin, a nie jak śruba. Gwint wkręta nie wycina rowka w drewnie, tylko wgniata włókna na boki i sam trzon o średnicy rdzenia zajmuje miejsce, którego wcześniej nie było. Powstaje naprężenie rozciągające działające prostopadle do słojów, a wytrzymałość drewna w tym kierunku jest około dwudziestokrotnie niższa niż wzdłuż włókien.

Przy sośnie o gęstości 400-480 kg na metr sześcienny włókna mają jeszcze zapas sprężystości i uginają się pod naporem gwintu. Przy dębie o gęstości 650-750 kg i przy egzotyku typu bangkirai czy ipe, gdzie gęstość przekracza 1000 kg, tego zapasu nie ma. Wtedy scenariusze są dwa: albo drewno pęka wzdłuż włókien, albo wkręt zapieka się od tarcia i urywa się tuż pod łbem.

Do tego dochodzi temperatura. Podczas wkręcania łącznika bez otworu w drewno o gęstości powyżej 600 kg na metr sześcienny trzon rozgrzewa się od tarcia powyżej 150 stopni Celsjusza. Stal traci wtedy część twardości, a moment obrotowy z zakrętarki przekracza wytrzymałość skrętną rdzenia. Łeb zostaje w drewnie, a trzon skręca się i urywa kilkanaście milimetrów niżej.

Kiedy nawiercanie pod wkręty jest obowiązkowe?

W trzech sytuacjach nawiercanie przestaje być kwestią wygody i staje się warunkiem, żeby połączenie w ogóle powstało. Wszystkie trzy dają się rozpoznać na oko, zanim weźmiesz zakrętarkę do ręki.

Drewno twarde: dąb, buk, jesion i gatunki egzotyczne

Drewno liściaste twarde ma gęstą strukturę komórkową i wysoką masę objętościową. Dąb to 650-750 kg na metr sześcienny, bangkirai i ipe przekraczają 1000 kg. W takim materiale włókna nie mają miejsca na ściśnięcie, więc każdy wkręt wprowadzany na siłę kończy się pęknięciem albo urwanym trzonem. Nawiercasz zawsze, niezależnie od tego, gdzie na desce siedzi łącznik i jak jest długi.

Praca blisko krawędzi i czoła deski

Nawet miękka sosna rozłupuje się przy krawędzi, bo włókna na końcu deski nie mają oparcia z boku. Norma konstrukcyjna PN-EN 1995-1-1, czyli Eurokod 5, podaje minimalne odległości dla wkrętów wkręcanych bez nawiercania:

• Od krawędzi czołowej, czyli od końca deski: minimum 12 średnic zewnętrznych gwintu. Dla wkręta ciesielskiego fi 6 mm oznacza to 72 mm od czoła. Bliżej niż ta granica nawiercanie jest obowiązkowe bez wyjątków.
• Od krawędzi podłużnej, czyli od boku deski: minimum 5 średnic. Dla wkręta fi 5 mm wychodzi 25 mm od brzegu.
• Między wkrętami w jednym rzędzie wzdłuż włókien: zwykle 7-10 średnic, żeby dwa sąsiednie łączniki nie pracowały na tej samej linii pęknięcia.

Te trzy liczby ratują więcej desek niż jakikolwiek sprzęt. Na deskach tarasowych i na łatach dachowych granica 12 średnic wypada praktycznie zawsze, bo wkręt siada blisko czoła, więc tam nawiercasz z automatu.

Wkręty konstrukcyjne o średnicy 8 mm i większej

Przy montażu krokwi, płatwi i belek z drewna klejonego KVH albo BSH pracujesz wkrętami fi 8, 10 albo 12 mm. Wciśnięcie rdzenia o średnicy 6-8 mm w suchy materiał konstrukcyjny wywołuje w węźle siły rozpierające, które potrafią obniżyć nośność całego złącza. Przy elementach o grubości powyżej 80 mm nawiercanie o średnicy 0,7 średnicy zewnętrznej jest standardowym wymogiem projektowym. Sposób doboru długości i średnicy takich łączników rozpisałem osobno w tekście o tym, jak dobiera się wkręty do drewna ciesielskie pod konkretne przekroje.

Kiedy można nawiercanie odpuścić?

Nie każda robota wymaga dwóch przejść. Geometria nowoczesnych łączników i plastyczność drewna iglastego pozwalają wkręcać bezpośrednio, o ile trzymasz się dwóch warunków: miękki materiał i bezpieczna odległość od krawędzi.

Świeże albo wysuszone drewno iglaste, czyli sosna, świerk i jodła o gęstości 400-480 kg na metr sześcienny, ma elastyczne włókna, które uginają się pod gwintem i formują szczelne gniazdo. Przy mocowaniu łat dachowych 40×60 mm, przy calówce i przy prostych meblach ogrodowych wkręty o średnicy 3,5-4,5 mm wchodzą bezpośrednio, pod warunkiem że siedzą dalej niż 10 cm od końca deski. Przy takich robotach wkręty schodzą pudełkami, więc przed wyjazdem do hurtowni sprawdzam, ile sztuk wkrętów wychodzi z kilograma w danym rozmiarze.

Drugi warunek to sam łącznik. Producenci rozwiązali problem nawiercania zmianą geometrii wkręta i w wersjach z wyższej półki, gdzie opakowanie 100 sztuk 5×90 mm z gniazdem Torx kosztuje 35-50 zł, znajdziesz dwa rozwiązania naraz:

1. Ostrze samowiercące, czyli czubek z nacięciem skrawającym. Szpic nie jest gładkim stożkiem, tylko ma pojedyncze albo podwójne nacięcie frezujące. Podczas obrotów działa jak mikrowiertło: przecina włókna przed trzonem, zamiast je rozpychać. To ono eliminuje pękanie przy wkręcaniu bliżej krawędzi.
2. Frez trzonowy rozwierający. Kilkumilimetrowy odcinek o poszerzonej średnicy z ukośnymi ząbkami, umieszczony tuż nad gwintem. Rozwierca otwór w elemencie górnym do średnicy gładkiego trzonu, przez co opór wkręcania spada o 30-40 procent, a deski dociągają się bez podnoszenia się na gwincie.

Który wkręt ma którą z tych cech, poznasz po kształcie czubka i po opisie na opakowaniu. Przegląd typów łączników, powłok i oznaczeń zebrałem w tekście o tym, jakie są rodzaje wkrętów i czym różnią się w praktyce.

Jaką średnicę wiertła dobrać pod wkręt?

Żelazna zasada brzmi: średnica wiertła pilotującego równa się średnicy rdzenia wkręta, czyli średnicy trzonu mierzonej na dnie zwojów gwintu. Gwint ma wtedy pełny materiał do nacięcia, a rdzeń nie rozpycha włókien.

W praktyce przekłada się to na dwa przeliczniki zależne od gatunku drewna:

• Drewno miękkie, czyli sosna i świerk: wiertło o średnicy 0,7-0,8 średnicy zewnętrznej wkręta. Pod wkręt fi 5,0 mm bierzesz wiertło 3,5 mm. Gwint mocno wcina się w elastyczne włókna i daje maksymalną nośność na wyrywanie.
• Drewno twarde, czyli dąb, buk, jesion i egzotyk: wiertło o średnicy 0,85-0,9 średnicy zewnętrznej. Pod wkręt fi 5,0 mm wybierasz wiertło 4,0 mm. Zwoje nacinają wtedy płytszy gwint, za to trzon nie urywa się od tarcia.

Do samego otworu bierz wiertło do drewna z ostrzem centrującym, nie zwykłe HSS do metalu z kątem 118 stopni. Wiertło do stali ślizga się po twardym słoju i zbacza z osi, przez co otwór wychodzi krzywo i rysuje widoczną powierzchnię. Różnice w geometrii poszczególnych typów opisałem w przeglądzie pokazującym, jakie rodzaje wierteł nadają się do konkretnych materiałów.

Jakie wiertło pod jaki wkręt i gatunek drewna?

Poniższa tabela zamyka najczęstsze przypadki montażowe z budowy i z warsztatu. Wartości sprawdzają się w drewnie o wilgotności 12-18 procent, czyli w materiale po sezonowaniu.

Wkręty ze stali nierdzewnej A2 i A4 przesuwają całą tabelę o jeden stopień w stronę nawiercania. Nierdzewka jest wyraźnie bardziej miękka od stali węglowej hartowanej, więc łby urywają się przy momencie, przy którym zwykły wkręt jeszcze pracuje. Na tarasie z modrzewia syberyjskiego przykręcanym łącznikami A4 nawiercasz każdy otwór, bez wyjątków.

Jak głęboki ma być otwór pilotujący?

Otwór ma sięgać co najmniej tak głęboko, jak część gwintowana wkręta, a przy drewnie twardym o 5 mm głębiej. To jedna z rzeczy, które najłatwiej zrobić w połowie, i jedna z tych, które później niszczą łącznik.

Typowy błąd wygląda tak: wkręt ma 60 mm długości, otwór 30 mm. Pierwsza połowa wchodzi gładko, a druga trafia na lity dąb i wtedy moment skacze do wartości, przy której trzon się urywa. Efekt jest gorszy niż przy braku nawiercania w ogóle, bo urwany kawałek stali siedzi teraz w środku i nie da się go wykręcić.

Przy montażu deski do legara nawiercasz na wylot przez element górny i dodatkowo na głębokość gwintu w elemencie dolnym. Głębokość odmierzasz taśmą owiniętą wokół wiertła albo ogranicznikiem, jeśli wiertarka go ma. Przy wkrętach fi 8 mm i dłuższych niż 180 mm sensowniej pracować wiertłem z tabeli, ale w dwóch przejściach, wybierając wióry w połowie długości.

Kiedy pogłębiać otwór pod łeb i czym?

Pogłębiacz stożkowy jest potrzebny wszędzie tam, gdzie łeb wkręta ma zlicować się z powierzchnią bez postrzępienia włókien. Dotyczy to łbów stożkowych, czyli tych najczęściej spotykanych w stolarce i przy tarasach.

Bez fazy stożkowy łeb wpycha się w drewno na siłę i podnosi wokół siebie wieniec wyrwanych włókien. Na desce tarasowej olejowanej albo na blacie widać to od razu, a na powierzchni lakierowanej dochodzi jeszcze pęknięcie powłoki wokół łba. Pogłębiacz 90 stopni fi 12-16 mm kosztuje 15-40 zł, a wersja z regulowanym ogranicznikiem głębokości 45-90 zł i ta druga jest wygodniejsza, bo trzyma powtarzalną głębokość na całej desce.

Przy łbach talerzowych stosowanych w ciesielstwie stożka nie ma, więc faza pod łeb jest zbędna. Ten łeb ma leżeć na powierzchni elementu i tam pracować całą podstawą, bo jego zadaniem jest docisk, a nie estetyka. Który kształt łba idzie do której roboty, zebrałem w tekście o tym, jakie są rodzaje łbów wkrętów i który wybrać do krokwi.

Jakie błędy przy nawiercaniu kosztują najwięcej?

Sama wiedza o tym, że trzeba nawiercać, nie wystarcza. Cztery błędy warsztatowe potrafią zepsuć połączenie mimo poprawnie wywierconego otworu, a każdy z nich widziałem na budowie w tym samym tygodniu.

1. Wiertło o średnicy równej średnicy zewnętrznej gwintu. Otwór 5,0 mm pod wkręt 5,0 mm sprawia, że zwoje nie mają w czym się zaczepić. Łącznik wpada swobodnie, nie daje żadnej siły dociągu i nie utrzyma obciążenia. To zjawisko nazywa się przekręconym gwintem i wychodzi dopiero pod obciążeniem.
2. Brak pogłębienia pod łeb stożkowy. Postrzępione brzegi otworu i pęknięta powłoka lakieru albo oleju wokół każdego wkręta. Na tarasie widać to z odległości pięciu metrów.
3. Za płytki otwór w drewnie twardym. Urwany trzon na ostatnich centymetrach wkręcania i element, którego już nie da się rozebrać bez wiercenia obok.
4. Wiertło do metalu bez ostrza centrującego. Zbaczanie z osi po twardym słoju, rysa na widocznej powierzchni i otwór, który nie trafia w legar pod spodem.

Piąty błąd jest cichszy: wkręcanie zakrętarką udarową tam, gdzie wystarczyłaby wkrętarka ze sprzęgłem. Udar dokłada kilkaset uderzeń na minutę i przy twardym drewnie potrafi urwać łeb, zanim zdążysz puścić spust. Do desek tarasowych i do stolarki ustaw sprzęgło na wartość, przy której wkręt licuje z powierzchnią, i dokręcaj ostatnie milimetry ręcznie.

Najczęstsze pytania o nawiercanie pod wkręty

Jakim wiertłem nawiercać pod wkręty?

Wiertłem do drewna z ostrzem centrującym i podcinaczami, o średnicy 0,7-0,8 średnicy wkręta w drewnie miękkim i 0,85-0,9 w twardym. Komplet ośmiu takich wierteł w rozmiarach 3-10 mm kosztuje 25-45 zł. Wiertła kręte do metalu z kątem 118 stopni sprawdzają się tu gorzej, bo nie mają szpica i ślizgają się po słoju.

Czy trzeba nawiercać pod wkręty ciesielskie?

W drewnie iglastym KVH i BSH przy wkrętach z końcówką samowiercącą nie trzeba, o ile zachowasz odległość 12 średnic od czoła elementu. Przy średnicach od 8 mm w górę i przy złączach nośnych nawiercenie o średnicy 0,7 średnicy zewnętrznej jest zalecane, a w drewnie twardym obowiązkowe.

Jak prawidłowo wkręcać wkręty, żeby nie urwać łba?

Trzymaj wkrętarkę w osi wkręta, ustaw sprzęgło na moment, przy którym łeb licuje z powierzchnią, i pracuj na niższym biegu z wyższym momentem, a nie na wysokich obrotach. Przy długich wkrętach w twardym drewnie wycofaj łącznik po dwóch trzecich długości, usuń wióry i dokręć do końca.

Jakie otwory w drewnie robić pod wkręty do mebli?

Pod wkręty 4,0-4,5 mm w płycie wiórowej i w MDF wierć otwór 3,0 mm, a przy montażu w czoło płyty koniecznie z pogłębieniem pod łeb. Czoło płyty wiórowej rozwarstwia się przy najmniejszym rozporze, więc tam nawiercanie jest obowiązkowe niezależnie od średnicy łącznika.

Co zrobić, gdy wkręt urwał się w drewnie?

Jeśli wystaje choćby fragment trzonu, chwyć go szczypcami tnącymi bocznymi i wykręć obrotem w lewo. Gdy urwał się równo z powierzchnią, wywierć wokół niego otwór otwornicą fi 12-16 mm na głębokość 20 mm, wyjmij korek z resztką wkręta i wklej w to miejsce kołek drewniany o tej samej średnicy.