Efekt zatuhnutí u nerezového spojovacího materiálu

Při montáži a používání spojovacích materiálů z nerezavějící oceli nebo hliníkového spojovacího materiálu může dojít k takzvanému "studenému svaření" (známé také jako zatuhnutí, zadření). Když dojde právě k tomuto, závit se zadrhne, a není možný další pohyb, což může vést ke zlomení šroubu během utahování. Zadření spoje před úplným upevněním způsobuje obtížné nebo dokonce nebezpečné situace, které mohou vést ke zpoždění výroby, poškození výrobku nebo dokonce zranění obsluhy či uživatele. Jsou případy, že se šrouby během montáže neroztrhnou, ale mohou se deformovat v důsledku zkroucení před správným momentem utažení a to může vést k budoucím poruchám způsobeným vnějšími silami působící na spoj nebo samotná únava kovu. Nejhorší možná varianta spočívá v tom, že se kritická spojení můžou náhle neočekávaně zhoršit. Pokud již během životnosti spoje nedojde k žádné poruše, problém může nastat při demontáži – spojovací materiál prostě nepůjde odšroubovat. Pravidelně dostáváme stížnosti na kvalitu těchto spojovacích materiálů od našich zákazníků, kde je po prověření zřejmé, že kvalita výrobků je v souladu se všemi standardy, ale přesto způsobuje selhání.

Jak se kovy pohybují, jsou v kontaktu a navzájem vytvářejí tření. Toto tření je způsobeno drsností povrchu kovů a může způsobit zahřátí a také opotřebení dílů. Když tlak na kontaktních plochách stoupá, tření také stoupá. U některých kovů to může vést k opotřebení kontaktních povrchů, protože tření je tak vysoké, že se povrchy slepí dohromady a pohyb roztrhne části povrchu. Tento efekt je známý jako zatuhnutí, poškození nebo zadření.

 

U závitových spojovacích prvků (např. matic a šroubů) dochází k velkému vytváření tlaku na kontaktních plochách v závitech, což vede k rostoucímu tření a zvýšení přilnavosti. To může způsobit zachycení vláken. Výrobky vyrobené z austenitické nerezové oceli nebo hliníku budou vždy v tomto smyslu citlivější ve srovnání s výrobky z oceli, protože tyto kovy jsou mnohem tvárnější kvůli krystalické atomové struktuře těchto kovů. To je důvod, proč austenitické spojovací materiály z nerezové oceli představují mnohem více problémů, než spojování pomocí ocelových spojovacích prvků.

Výrobky, které záměrně vkládají do závitů vyšší tření (např. zajišťovací matice, které působí větší upínací sílu v závitech), zvýší pravděpodobnost zatuhnutí, protože zvýšené tření během pohybu vyvolává spoustu energie a tření (tepla) na velmi malém povrchu. Tyto typy pojistných matic nezabezpečují předpětí na spoji, ale protože po samovolném uvolnění udržují tlak na závity, zůstávají matice na šroubu. Tyto typy pojistných matic, založené na tření v závitech, neběží volně, dokud nedosáhnou povrchu upnutého materiálu. Každé otáčení na závitu bude znamenat pohyb pod třením a tím i vyšší riziko zadření. Doporučujeme používat různé typy pojistných spojovacích materiálů, které fungují na jiných principech než tření závitu, aby se zabránilo problémům se sevřením, pokud však nejsou prováděna speciální opatření mazáním.

 

<>

Výsledek zadření u nerezové pojistné matice.

 

Šroubové spoje, které vyžadují hodně pohybu na závitu, aby se spojily kvůli mezerám mezi spojovacími částmi, představují také vyšší riziko zatuhnutí. Totéž platí pro spoje, které obsahují "měkké" části, jako jsou těsnění nebo pružinové prvky (např. pružné podložky, pružinové kotouče, vinuté pružiny a měkké podložky jako gumové nebo plastové). Tyto prvky také způsobují delší pohyb pod vyšším třením při použití závitových spojovacích prvků.

 

<>

Přírubový spoj s měkkým těsněním.

Vždy se ujistěte, že jsou spojovací prvky čisté, neobsahují otřepy, kovové částice, štěpky, písek, prach atd. a vyvarujte se tak lokálního tření a tím poškození šroubových závitů nebo pokřivení sestavy.

 

Menší axiální posun závitu znamená menší pravděpodobnost zatuhnutí. Tuhé spoje, kde je zapotřebí jen malého množství rotace k zajištění předpětí, bude znamenat menší šance na zadření než pružnější spojení s měkkými nebo pružnými prvky. V tomto případě je nutné dosáhnout vyššího axiálního posunutí, aby bylo dosaženo požadovaného předpětí na upevňovaných částech.

 

Rovněž je vhodné pomalé a rovnoměrné otáčení spojovacích prvků a vyhnout se nárazovým utahovacím nástrojům. To vše snižuje důsledky tření v závitovém spoji.

 

Kombinace dvou různých typů austenitické nerezové oceli, jako jsou AISI 304 a AISI 316, je často zmíněna jako způsob, jak snížit šance na zatuhnutí, ale jelikož oba mají srovnatelnou drsnost povrchu a atomovou strukturu, obvykle se tím nezlepší skutečný efekt zatuhnutí. Oba typy mají austenitickou kovovou strukturu a vysoké riziko zadření.

 

Válcované závity jsou příznivé vzhledem k uchycení ve srovnání s řezanými závity, protože válcování vede k nižší hrubosti povrchu (většina běžně prodávaných nerezových šroubů a šroubů z nerezavějící oceli mají válcované závity).

 

Výrobky, které aktivně snižují tření, jako mazadla s vysokou odolností proti tlaku obvykle pomáhají při zatuhnutí. Někteří výrobci maziv produkují specifické mazací prostředky pro závitové šrouby.

 

Vedle maziv, které musíte aplikovat sami, existují také antikorozní nátěry s mazacími vlastnostmi. Ty mohou být předem nanášeny a poskytují nelepivou, suchou vrstvu odolnou proti tření. To šetří čas montáže, a protože povrchová vrstva je suchá, je méně náchylná k znečištění malými částicemi, které se více přichytávají na lepkavé mazací produkty.

 

<>

Tím, že věnujete větší pozornost montáži nerezových nebo hliníkových spojovacích prvků a vyhnete se situacím, které zvyšují tření závitů, je možné zabránit mnoha problémům. To také zvyšuje spolehlivost a trvanlivost závitových spojů.