Гвоздь

<час />

Фон

Гвоздь состоит из металлического стержня или стержня, заостренного на одном конце и обычно имеющего сформированную головку на другом, который можно забивать молотком в куски дерева или других материалов, чтобы скрепить их вместе. Гвоздь обычно делают из стали, хотя он может быть из алюминия, латуни или многих других металлов. Поверхность может быть покрыта или покрыта гальваническим покрытием для улучшения ее коррозионной стойкости, прочности захвата или декоративного внешнего вида. Головка, стержень и острие могут иметь несколько форм в зависимости от предполагаемой функции ногтя. Из почти 300 типов гвоздей, производимых сегодня в Соединенных Штатах, большинство используется в жилищном строительстве. В среднем в деревянном каркасном доме используется от 20 000 до 30 000 гвоздей различных типов и размеров.

В зависимости от длины ногти делятся на три большие категории. Обычно гвозди длиной менее 2,5 см называются гвоздями или гвоздями. Гвозди длиной 1–4 дюйма (2,5–10,2 см) называются гвоздями, а гвозди длиной более 4 дюймов (10,2 см) иногда называют шипами. Эти категории определены приблизительно, и между ними существует значительная взаимосвязь.

Длина гвоздя измеряется единицей, называемой пенни. Этот термин происходит от использования гвоздей в Англии в конце 1700-х годов, когда он означал цену сотни гвоздей такого размера. Например, «десятипеновый гвоздь» стоил бы десять пенни за сотню. Символ пенни - "d", как в 10d. Считается, что это обозначение восходит к временам Римской империи, когда аналогичная форма измерения гвоздей ручной ковки включала обычную римскую монету, известную как денарий. Сегодня термин «пенни» определяет только длину гвоздя и не имеет ничего общего с ценой. Самый короткий гвоздь - 2d, длина которого составляет 1 дюйм (2,5 см). Гвоздь 10d имеет длину 3 дюйма (7,6 см), а гвоздь 16d - длину 3,5 дюйма (8,9 см). Между 2d и 10d длина гвоздя увеличивается на 0,25 дюйма (0,64 см) на каждое обозначение пенни. За пределами 10d нет логического перехода к длинам и обозначениям.

Гвозди могли использоваться в Месопотамии еще в 3500 <малых> годах до нашей эры. и, вероятно, были сделаны из меди или бронзы. Позже утюг использовался для изготовления гвоздей. Ранние гвозди придавали форму или ковали с помощью молотков. Обычно они изготавливались по одной, поэтому были редкими и дорогими. К 1500-м годам была разработана машина, которая производила длинные плоские полосы железа, называемые гвоздями. Эти полосы затем можно было разрезать на куски, заострить и направить. Гвозди были настолько ценны в ранних американских поселениях, что в 1646 году законодательный орган Вирджинии был вынужден принять меры, чтобы колонисты не сжигали свои старые дома, чтобы вернуть себе гвозди при переезде. Две первые машины для изготовления гвоздей были запатентованы Иезекиалом Ридом из Соединенных Штатов в 1786 году и Томасом Клиффордом из Англии в 1790 году. Эти машины вырезали конические детали из плоского железного листа, а затем сплющивали головку. В сельской местности кузнецы продолжали делать гвозди из кованого железа вплоть до 20 века. Первая машина для изготовления гвоздей из металлической проволоки была представлена ​​в Соединенных Штатах примерно в 1850 году, и сейчас эта технология используется для изготовления большинства гвоздей.

Дизайн

Большинство из 300 различных типов гвоздей, производимых сегодня в Соединенных Штатах, не требуют новых дизайнерских работ. После того, как гвоздь спроектирован, разрабатываются штампы и процессы его изготовления, и гвоздь производится в большом количестве.

У большинства ногтей широкая круглая головка. Гвозди для отделки имеют узкую коническую головку, которая позволяет их утопить под поверхность материала и покрыть для получения гладкой поверхности. Обивочные гвозди имеют декоративные головки. Двуглавые гвозди используются для крепления деревянных форм, используемых при заливке бетона. Гвоздь вбивается в первую головку, при этом вторая головка остается выступающей. Выступающая головка позволяет легко снимать гвозди и быстро демонтировать формы после затвердевания бетона.

Хвостовик обычно бывает круглым и гладким. Хвостовики с зубцами, кольцевыми канавками, спиральными канавками или спиральной резьбой используются, когда требуется более прочный и постоянный захват. На вал также могут быть нанесены термопластические покрытия. Эти покрытия нагреваются за счет трения во время забивания гвоздя, затем быстро охлаждаются и застывают, фиксируя гвоздь на месте. Диаметр стержня определяется типом гвоздя. Большинство гвоздей, называемых обычными гвоздями, имеют относительно большой диаметр. Коробчатые гвозди, которые изначально использовались для изготовления тонкостенных коробок, имеют стержень меньшего диаметра, чем обычные гвозди. Гвозди для отделки имеют стержень очень маленького диаметра, чтобы можно было сделать как можно меньшее отверстие.

Наиболее типичным острием гвоздя является конус с четырех сторон, называемый ромбовидным острием. У других гвоздей может быть более тупое острие, чтобы предотвратить раскалывание определенных древесных пород. Острие долота, зазубрины, острие иглы и многие другие иногда используются на специальных гвоздях.

По мере появления новых строительных материалов производители гвоздей работают над созданием новых гвоздей. Существуют специальные гвозди для черепичной кровли, паркета, черепицы, водостоков, стеновых панелей, листового металла и бетона. Некоторые новые гвозди предназначены для забивания гвоздями с пневматическим приводом, а не молотком. Были даже созданы новые гвозди для специальных применений в аэрокосмической промышленности.

Эта массивная машина для резки гвоздей середины XIX века использовала режущее действие, чтобы отрезать гвозди от бруска. железо. (Из собраний Музея Генри Форда и Гринфилд Виллидж.)

Гвозди незаменимы при строительстве зданий с деревянным каркасом. Однако так было не всегда. До конца 18 века американцы строили деревянные здания с использованием тяжелых деревянных каркасов. В местах, где эти массивные бревна должны были скрепиться, один конец столба или балки вырезали, чтобы образовался язычок («шип»), и вставляли его в отверстие («паз»), вырезанное в примыкающей балке. Дополнительную прочность можно было добавить, забив деревянные колышки через шнековые отверстия в соединенных бревнах. При таком строительстве потребовались значительные навыки и труд; плотники должны были быть высококвалифицированными людьми и, как таковые, требовали высоких цен в колониальной Америке.

До конца 18 века гвозди привозили из Англии или изготавливали местные кузнецы. Кузнец, или часто его ученик, брал кусок железного прутка длиной около пяти футов и диаметром 0,06-0,25 дюйма. Удерживая один конец, он нагрел другой, положил его на наковальню и, используя плоскую поверхность своего молотка, сузил все четыре стороны примерно на дюйм от конца. Затем он использовал булавку, или заостренный конец своего молотка, или прочную клиновидную насадку на наковальне, чтобы прорезать выемку на стержне. Он воткнул заостренный конец стержня в коническое отверстие наковальни и отломил короткий гвоздь. Затем он сплющил конец гвоздя четырьмя или пятью быстрыми ударами молотка и вытолкнул его из отверстия наковальни быстрым ударом вверх по острию.

Между 1790 и 1830 годами в Европе и США было разработано несколько механических устройств для ускорения производства и снижения стоимости гвоздей. Поэтому не совсем случайно, что дом в форме воздушного шара, основанный на двухугольниках, скрепленных гвоздями, был изобретен в начале 1830-х годов в Чикаго. Система баллон-каркас требовала гораздо меньше навыков и труда в плотницких работах и ​​использовала гвозди массового производства.

Уильям С. Претцер

Сырье

Большинство гвоздей делают из стали. Алюминий, медь, латунь, бронза, нержавеющая сталь, никель серебро, монель, цинк, и железо тоже используются. Оцинкованные гвозди покрыты цинком, чтобы придать им дополнительную коррозионную стойкость. Гвозди из вороненой стали подвергаются воздействию пламени, чтобы придать им синеватую оксидную поверхность, обеспечивающую определенную устойчивость к коррозии. Так называемые гвозди с цементным покрытием на самом деле покрыты пластиковой смолой для улучшения их сцепления. На некоторые браслеты наносится цветное эмалевое покрытие, которое гармонирует с цветом материала, на котором они крепятся.

Производственный
процесс

Большинство гвоздей делают из мотков металлической проволоки. Проволока подается в гвоздильный станок, который может производить до 700 гвоздей в минуту. Затем гвозди можно дополнительно скручивать или формировать, очищать, обрабатывать и упаковывать.

Формирование

• 1 Проволока вытягивается из бухты и подается в гвоздильный станок, где она захватывается парой зажимных штампов. Форма головки гвоздя была обработана на концах штампов.
• 2 Пока матрицы зажимают проволоку на месте, свободный конец проволоки ударяется механическим молотком. Это деформирует конец проволоки в полости матрицы, чтобы сформировать шляпку гвоздя.
• 3 Пока проволока все еще зажата в штампах, набор фасонных ножей ударяет по противоположному концу гвоздя, формируя острие и отрезая гвоздь от остальной проволоки, отходящей от катушки.
• 4 Матрицы открываются, и выталкивающий механизм выбивает гвоздь в поддон для сбора под машиной. Свободный конец проволоки вытягивается из бухты и подается в машину. Затем цикл начинается снова.

Дополнительная формовка

• 5. Гвозди со спиральной закруткой, зубцами или другой конфигурацией поверхности загружаются в другие машины, которые накатывают, скручивают, штампуют или вырезают требуемые формы. Это может быть чисто механический процесс или может потребоваться нагрев материала перед формованием.

Завершение

• 6 Чистка гвоздей производится во вращающейся бочке, наполненной горячей каустической содой. Этот удаляет масло из формовочной машины и очищает любые мелкие металлические обрезки или кусочки, которые могли прилипать к ногти.
• 7 Многим гвоздям перед упаковкой придают окончательный блеск. Это достигается путем помещения гвоздей во вращающийся барабан с горячими опилками, чтобы слегка отполировать поверхность гвоздей. Другие гвозди можно пропустить через открытый огонь в духовке, чтобы придать им вороненый оттенок. Оцинкованные гвозди погружаются в резервуар с расплавленным цинком в процессе, называемом горячим цинкованием. Цинковое покрытие также может быть нанесено путем нагревания гвоздей до примерно 570 ° F (300 ° C) в закрытом контейнере, заполненном порошком, состоящим из цинковой пыли и оксида цинка. Другие гвозди с покрытием либо окунают, либо распыляют, чтобы получить окончательную отделку.
• 8 В зависимости от желаемых допусков для некоторых специальных гвоздей может потребоваться дополнительная термическая обработка.

Упаковка

• 9 Магнитные подъемники транспортируют готовые гвозди к весам, которые сбрасывают их в открытые картонные коробки. Когда они опускаются, магнитное поле выравнивает их, так что они складываются аккуратными рядами. После упаковки гвозди размагничиваются. Гвозди обычно продаются в коробках по 1, 5, 10, 25 и 50 фунтов. Гвозди меньшего размера, такие как штифты, продаются в коробках по 2 или 4 унции и упаковываются без магнитного выравнивания.

Контроль качества

Сырье должно соответствовать определенным стандартам по химическому составу, пределу текучести, твердости, коррозионной стойкости и другим свойствам. Обычно они сертифицированы компанией, поставляющей проволоку, и могут быть независимо проверены производителем гвоздей.

Во время производства гвозди также должны соответствовать определенным требованиям, касающимся размеров и свойств. Это достигается с помощью метода, известного как статистический контроль процесса, который периодически производит замеры размеров и свойств изготавливаемых гвоздей и оценивает любые изменения с помощью методов статистического анализа.

Будущее

Спрос на гвозди массового производства зависит от колебаний на рынке жилья, который меняется в зависимости от экономики. Спрос на эти гвозди также подвержен конкуренции со стороны иностранных производителей, что еще больше снижает прибыль.

С другой стороны, ожидается, что спрос на специальные гвозди будет продолжать расти и приносить прибыль. Новые строительные материалы, такие как композитный древесно-волокнистый и цементный сайдинг и кровля, требуют новых специальных гвоздей. Также разрабатываются новые антикоррозийные покрытия для ногтей.

Один уникальный рынок новых ногтей является результатом увеличения усилий по восстановлению и сохранению зданий по всей стране. Одна фабрика по производству гвоздей в Массачусетсе производит старинные гвозди. По их оценкам, 20% их работы заключается в изготовлении различных гвоздей для использования в проектах реставрации подлинных зданий.