Het vreten van roestvaststaal

Bij het toepassen van RVS of aluminium bevestigingsmaterialen kan de schroefdraad ‘koudlassen’ (vastvreten) tijdens de montage. Als gevolg hiervan kunnen de binnen- en buitendraad aan elkaar gaan vastzitten, waardoor geen verplaatsing van de schroefdraad meer plaatsvindt. Daardoor kunnen schroeven of bouten afbreken, wat lastige of gevaarlijke situaties veroorzaakt die kunnen leiden tot schade of zelfs letsel. De producten breken bijvoorbeeld door externe belasting of vermoeiing waarna verbindingen onverwacht bezwijken. Problemen kunnen ook achteraf ontstaan. Bijvoorbeeld wanneer de producten niet breken bij montage, maar wel torderend vervormen of al vast zitten voordat voldoende voorspankracht in de verbinding is aangebracht. Mocht tijdens de levensduur van de verbinding geen breuk of andere schade optreden, dan wordt het effect van het koudlassen merkbaar bij demontage: de verbinding komt niet los. Wij ontvangen hier regelmatig kwaliteitsklachten over. Na onderzoek blijkt telkens dat de producten wel aan alle eisen voldoen, maar dat de breuk of beschadiging is ontstaan door vreetverschijnselen.

Metalen die in contact en ten opzichte van elkaar bewegen, ondervinden wrijvingsweerstand. Deze weerstand ontstaat door de oppervlakteruwheid van de materialen en kan zorgen voor warmteontwikkeling en slijtage van de delen. Hoe groter de druk op de contactvlakken, hoe hoger de wrijvingsweerstand wordt. Bij sommige metaalsoorten kan dit leiden tot beschadiging van de contactvlakken. De weerstand wordt dan zo groot dat de vlakken plaatselijk aan elkaar hechten. De beweging zorgt ervoor dat het oppervlak kapot wordt getrokken. Dit effect staat bekend als koudlassen, ofwel vreten. Bij bevestigingsmaterialen met schroefdraad (bijvoorbeeld bout/moer verbindingen) ontstaat tijdens het aandraaien een hoge druk op de contactvlakken van de binnen- en buitendraad. Hierdoor ontstaat een oplopende wrijvingsweerstand en adhesie. Hierdoor kan de schroefdraad vastvreten. Producten van austenitisch roestvaststaal of aluminium zijn hier gevoeliger voor dan bijvoorbeeld stalen producten, omdat zij meer ductiel zijn en een andere kristallijnen atomaire structuur hebben. Austenitisch roestvaststaal heeft ook een  grotere neiging tot vastvreten dan andere staalsoorten. 

Vastvreten treedt sterk op wanneer borgmoeren worden toegepast die op basis van wrijving functioneren. Dit komt door het wrijvingsverhogende effect in de schroefdraad. Dit soort borgmoeren borgt niet tegen het verlies van voorspankracht en blijft vanwege hun configuratie op de buitendraad klemmen als de verbinding loskomt. De borgmoeren worden daarom toegepast en aangeduid als verliesborging. De vorm van deze borgmoeren zorgt dat al direct wrijving in de schroefdraad ontstaat tijdens montage, ook voordat trekbelasting in de schroefdraadverbinding optreedt. Hierdoor wordt de moer over een relatief lange weg verplaatst over de schroefdraad waarbij steeds de wrijvingsweerstand overwonnen moet worden. Indien geen verliesborging nodig is, kan beter een ander borgelement gekozen worden. Daarmee wordt het nadelige effect van het wrijvingsverhogende element vermeden. Andere mogelijkheid is goed nadenken over smering van de verbinding.

Resultaat van vreten bij een RVS borgmoer

Een verhoogde kans op vreten bestaat ook bij de montage van onderdelen. Die moeten door schroefdraad verplaatsing naar elkaar worden toegetrokken omdat vóór montage nog ruimte tussen de onderdelen bestaat. Hetzelfde geldt bij verbindingen met “zachte” ingeklemde elementen zoals pakkingen of verende elementen (drukveren, schotelveren, zachte ringen etc.) Deze situaties zorgen ook voor een relatief lange weg van verplaatsing met extra wrijvingsweerstand in de schroefdraad.

Zorg er altijd voor dat de producten schoon zijn, vrij van bramen, vreemde metaaldeeltjes, spanen en zand en dat eenzijdig klemmen door beschadiging van de schroefdraad of scheef opdraaien wordt vermeden.

Hoe minder axiale verplaatsing van de schroefdraad, des te kleiner de kans op vastvreten. Stijve verbindingen waar weinig rotatie van de bevestigingsmaterialen nodig is om de benodigde klemkracht op te wekken, hebben een kleinere kans op vastvreten dan een meer elastischere verbinding (zachtere materialen of verende elementen). Bij een meer elastische verbinding hebben de bevestigingsmaterialen meer rotatie nodig in het bereiken van de gewenste klemkracht.

Aanbevolen wordt om zo gelijkmatig mogelijk en met laag toerental aan te draaien en geen pulserend- of slaggereedschap te gebruiken. Dit verlaagt de gevolgen van wrijving in de schroefdraad.

De combinatie van twee verschillende (austenitische) roestvaststaal types bijvoorbeeld A2 en A4 wordt nog wel eens geopperd, maar levert qua vreten geen aantoonbaar voordeel op. Beide types roestvaststaal hebben een austenitische metaalstructuur met veel neiging tot koudlas.

Daarnaast is gerolde draad beter dan gesneden draad, omdat gerolde draad minder ruw is (nagenoeg alle standaard RVS schroeven en bouten worden overigens met gerolde draad geproduceerd).

Producten die de wrijvingsweerstand verlagen, kunnen een positief effect hebben in het tegengaan van vastvreten. Denk aan smeermiddelen met een hoge drukbestendigheid. Sommige fabrikanten van smeermiddelen hebben ook specifieke anti-vreet middelen ontwikkeld. 

Naast smeermiddelen zijn er ook anti-vreet coatings beschikbaar met smerende eigenschappen, die vooraf als een droge laag op de schroefdraad van producten worden aangebracht en zo de kans op vreten verminderen. De voordelen hiervan zijn dat er tijdens montage geen smeermiddelen meer hoeven te worden aangebracht. Omdat het een droge laag betreft, kunnen er geen vervuilende deeltjes aan blijven plakken. Die zouden de wrijving juist weer kunnen verhogen.

Besteed voldoende aandacht aan het werken met RVS of aluminium bevestigingsmaterialen en vermijd waar mogelijk producten of situaties die de kans op vreten vergroten. Dit komt de betrouwbaarheid en duurzaamheid van de bevestigingen ten goede.