Zakleszczenie elementów złącznych ze stali nierdzewnej.

Przy stosowaniu elementów złącznych ze stali nierdzewnej lub aluminium, podczas montażu może wystąpić zjawisko zakleszczenia (zatarcia, korozji ciernej). Kiedy do tego dochodzi, gwinty sczepiają się ze sobą w taki sposób, że nie można wykonać żadnego ruchu, co może doprowadzić do pęknięcia śrub podczas dokręcania. Prowadzi to do powstania uciążliwych lub nawet niebezpiecznych sytuacji, co z kolej wywołuje opóźnienia, uszkodzenia a nawet obrażenia ciała. W przypadku jeśli śruby nie pękną podczas montażu, ale możliwe jest, że uległy odkształceniu z uwagi na skręcenie lub zatarcie przed wystąpieniem prawidłowego obciążenia wstępnego, może to doprowadzić w przyszłości do uszkodzeń, z uwagi na zewnętrzne siły powstające na połączeniu lub przez zmęczenie metalu. Perspektywa tego, że krytyczne połączenia mogą w pewnym momencie zawieść jest straszna. Jeśli w okresie trwałości użytkowej połączenia nie wystąpią żadne awarie, efekt zakleszczenia może być źródłem problemów podczas demontażu – niemożliwe będzie odkręcenie elementów złącznych. Regularnie otrzymujemy od naszych klientów reklamacje odnośnie jakości, po których zbadaniu okazuje się, że jakość wyrobu odpowiada wszystkim normom, ale przyczyną awarii jest zakleszczenie.

Dotykające się elementy metalowe będące w ruchu doświadczają tarcia. Tarcie to spowodowane jest nierównością powierzchni metali i może powodować grzanie się i zużycie elementów. Kiedy zwiększa się nacisk na powierzchnie kontaktowe, rośnie także tarcie. W przypadku niektórych metali może to prowadzić do zużycia powierzchni metalowych, ponieważ tarcie jest tak wysokie, że powierzchnie sczepiają się i ruch powoduje zerwanie części powierzchni. Efekt ten jest znany jako zakleszczenie, zatarcie lub korozja cierna. 

 

Na gwintowanych elementach złącznych (tj. nakrętkach i śrubach) powstaje duży przyrost nacisku na powierzchniach styku na bocznych powierzchniach gwintu, co prowadzi do wzrostu tarcia i przylegania. Może to być przyczyną zakleszczenia gwintów. Wyroby z austenitycznej stali nierdzewnej lub aluminium zawsze będą bardziej wrażliwe na taki efekt niż wyroby stalowe, ponieważ metale są bardziej ciągliwe i posiadają bardziej krystaliczną budowę atomową. Dlatego właśnie elementy złączne z austenitycznej stali nierdzewnej stanowią o wiele większy problem w zakresie zakleszczenia niż wyroby stalowe.

Wyroby, które celowo wprowadzają większe tarcie w gwintach (np. nakrętki zabezpieczające, które wywierają siła zaciskową na gwint) znacznie zwiększają ryzyko zakleszczenia, ponieważ dodatkowe tarcie podczas ruchu powoduje powstanie dużej energii tarcia (ciepła) na bardzo małej powierzchni. Tego typu przeciwnakrętki nie zabezpieczają wstępnego obciążenia w połączeniu, ale ponieważ utrzymują nacisk na gwint po samoczynnym odkręceniu, nakrętka pozostaje na śrubie. Takie przeciwnakrętki, dzięki tarciu na gwincie, nie przemieszczają się samoistnie, do momentu aż nie dotrą do powierzchni zaciskanego materiału. Każdy obrót gwintu oznacza ruch z tarciem, a zatem większe ryzyko zakleszczenia. Zaleca się używanie różnych rodzajów wyrobów zabezpieczających, które działają w inny sposób niż wywoływanie tarcia gwintu, aby uniknąć problemów z zakleszczeniem, o ile nie są stosowane specjalne środki smarujące.

 

<>

Skutki zakleszczenia nakrętki zabezpieczającej ze stali nierdzewnej.

 

Połączenia śrubowe, które wymagają dużego ruchu gwintu w celu spasowania z uwagi na duże odstępy pomiędzy częściami łączeniowymi także stanowią duże ryzyko zakleszczenia. To samo dotyczy połączeń, które zawierają ‘miękkie’ elementy, takie jak uszczelki lub elementy sprężyste (tj. podkładki sprężyste, tarcze sprężyste, sprężyny spiralne i miękkie podkładki, np. gumowe lub wykonane z tworzywa sztucznego). Elementy takie także powodują, że wymagany jest dłuższy ruch w warunkach tarcia, kiedy używa się gwintowanych elementów złącznych. 

 

<>

Połączenie kołnierzowe z miękką uszczelką.

Należy zawsze upewnić się, że wyroby są czyste, nie ma nich żadnych zadziorów, cząsteczek metalu, wiórów, piasku, pyłu, itp., oraz że nie występuje miejscowe tarcie wywołane uszkodzeniami gwintu lub krzywym montażem. 

 

Mniejsze przemieszczenie osiowe gwintu oznacza mniejsze ryzyko zakleszczenia. A zatem sztywne połączenia, w których do zapewnienia obciążenia wstępnego wymagany jest tylko niewielki obrót, wiązać się będą z mniejszym ryzykiem wystąpienia zakleszczenia niż elastyczne połączenia zawierające elementy miękkie lub sprężyste, w których do osiągnięcia wymaganego wstępnego obciążenia wymagane jest większe przemieszczenie osiowe. 

 

Zaleca się także wolne i równomierne dokręcanie gwintowanych elementów złącznych oraz unikanie stosowania narzędzi pulsacyjnych i udarowych. Zmniejsza to skutki tarcia w połączeniu gwintowanym.

 

Często jako sposób zmniejszenia ryzyka zakleszczenia podaje się połączenie różnych gatunków austenitycznej stali nierdzewnej, takich jak AISI 304 i AISI 316, ale z uwagi na fakt, że oba te gatunki mają porównywalną chropowatość powierzchni i strukturę atomową, tak naprawdę zwykle nie redukuje to efektu zakleszczania. Oba rodzaje mają strukturę metalu austenitycznego i charakteryzują się wysokim ryzykiem zakleszczenia.

 

Walcowane gwinty są lepsze, jeśli chodzi o zakleszczenie, niż gwinty nacinane, ponieważ walcowanie pozwala uzyskać mniejszą szorstkość powierzchni (większość powszechnie sprzedawanych, masowo produkowanych śrub ze stali nierdzewnej ma walcowane gwinty).

 

Wyroby, które aktywnie redukują tarcie, takie jak środki smarujące o wysokiej odporności na nacisk, zwykle zmniejszają ryzyko zakleszczenia. Niektórzy producenci środków smarujących wytwarzają środki smarujące dla gwintowanych elementów złącznych zabezpieczające przed zakleszczeniem. 

 

Oprócz środków smarujących, które trzeba stosować samemu, występują także powłoki zapobiegające zakleszczeniu, posiadające właściwości smarujące. Można je stosować przed łączeniem jako nielepką, suchą warstwę zapobiegającą tarciu. Pozwala to skrócić czas montażu i, z uwagi na fakt, że warstwa powierzchniowa jest sucha, rozwiązanie takie jest mniej podatne na zanieczyszczenie drobnymi cząsteczkami niż lepkie i tłuste środki smarujące. 

 

<>

Zwracając baczniejszą uwagę na montaż elementów złącznych ze stali nierdzewnej lub aluminium, oraz unikając sytuacji, które skutkować będą zwiększonym tarciem w gwintach, można zapobiec wielu problemom. Pozwala to na zwiększenie niezawodności i trwałości połączeń gwintowych.