De ce șuruburile și piulițele din oțel inoxidabil se prind cu ușurință? — O analiză a cauzelor și prevenirea gripării elementelor de fixare

În aplicațiile industriale de asamblare și inginerie, elementele de fixare din oțel inoxidabil sunt utilizate pe scară largă în mașini, structuri de construcții, electronice și inginerie exterioară datorită rezistenței la coroziune, esteticii și duratei de viață lungi. Cu toate acestea, în procesele reale de asamblare, o zicală-de lungă durată din industrie este: „Șuruburile din oțel inoxidabil nu sunt potrivite pentru utilizare cu piulițe din același material”. Această concluzie nu este neîntemeiată; implică mai mulți factori, cum ar fi proprietățile materialelor, comportamentul tribologic și procesele de asamblare.

 

 

În scenarii precum flanșele de țevi de temperatură joasă-și conectorii pentru echipamente, după utilizarea șuruburilor și piulițelor din oțel inoxidabil pentru fixare, după o perioadă de timp, acestea devin adesea dificil de dezasamblat sau chiar de blocat complet. Această problemă este tipică în special în aplicațiile de fixare-de înaltă rezistență, cum ar fi șuruburi hexagonale.

 

Motivul principal constă în „efectul de sudare la rece din oțel inoxidabil”. Când firele de oțel inoxidabil sunt supuse la presiune ridicată și sunt însoțite de căldură de frecare în timpul strângerii, pelicula de pasivare de pe suprafața filetului este distrusă, iar atomii de metal expuși suferă aderență localizată. În timpul strângerii continue, acest ciclu de „blocare-forfecare-re-aderență” se amplifică rapid, conducând în cele din urmă la un fenomen de „fuziune” la nivel molecular- între filete, determinând o creștere bruscă a cuplului necesar pentru dezasamblare.

 

În plus, oțelul inoxidabil în sine are o ductilitate bună, dar duritate mai mică în comparație cu oțelul carbon. Sub tensiune continuă, firele suferă o deformare plastică microscopică, exacerbând și mai mult tendința de prindere. Acesta este un motiv esențial pentru care șuruburile cu cap cilindru din oțel inoxidabil sau șuruburile de fixare din oțel inoxidabil sunt mai predispuse la blocare în condiții de asamblare de-înaltă viteză.

 

 

În comparație cu oțelul inoxidabil, șuruburile obișnuite din oțel au o duritate mai mare și o ductilitate relativ mai mică, iar suprafața lor nu se bazează pe o peliculă de pasivare stabilă pentru protecția împotriva coroziunii. Prin urmare, chiar și în cazul frecării în timpul asamblarii, este mai puțin probabil să apară aderența metal-la-metal. Această diferență de material este un motiv fundamental pentru care elementele de fixare din oțel inoxidabil sunt mai predispuse la blocare.

 

 

Pe lângă caracteristicile materialelor, funcționarea necorespunzătoare în timpul asamblarii poate crește semnificativ probabilitatea de blocare:

 

În primul rând, selecția necorespunzătoare a produselor este unul dintre factorii comuni care contribuie. Lungimea excesivă a șurubului și o nepotrivire între gradul de rezistență al șurubului și sarcina reală pot cauza ambele solicitări anormale ale filetului. De exemplu, proiectarea unui șurub cu cap hexagonal M6 realizat din moletare din oțel inoxidabil 304 necesită în mod obișnuit să fie expuse 1-2 pasi de filet după strângere pentru a asigura o distribuție adecvată a tensiunii.

 

În al doilea rând, o suprafață aspră a filetului sau prezența așchiilor de metal, a zgurii de sudură sau a altor materii străine crește semnificativ coeficientul de frecare, observat în mod obișnuit la șuruburile din tablă din oțel inoxidabil sau elementele de fixare care nu au fost curățate după prelucrare.

 

În al treilea rând, viteza excesivă de asamblare și controlul necorespunzător al cuplului sunt, de asemenea, cauze importante. Înșurubarea cu viteză mare-cu scule electrice determină creșteri semnificative de temperatură localizate, inducând cu ușurință sudarea la rece. În schimb, utilizarea unei chei dinamometrice pentru asamblarea controlată reduce eficient acest risc.

În plus, unghiurile de asamblare nealiniate pot duce la concentrarea localizată a tensiunilor pe filet, provocând uzură anormală a șuruburilor cu cap plat-hexagonal din oțel inoxidabil sau șuruburilor cu cap hexagonal cu flanșă în timpul etapei inițiale de strângere.

 

 

Pentru a aborda problemele de mai sus, industria a dezvoltat o serie de măsuri preventive mature.

 

În ceea ce privește combinațiile de materiale, se pot folosi materiale diferite, precum piulițe de cupru sau piulițe cu tratamente de suprafață diferite, pentru a reduce riscul de aderență cauzat de contactul direct al acelorași materiale.

 

Ungerea filetelor înainte de asamblare este la fel de importantă. Lubrifianții utilizați în mod obișnuit includ grăsime, disulfură de molibden, grafit sau impregnare cu ceară. Această măsură este deosebit de importantă în instalarea șuruburilor auto-perforante din oțel inoxidabil și a robinetelor din oțel inoxidabil.

 

În ceea ce privește procesele de asamblare, viteza de înșurubare și direcția forței ar trebui să fie strict controlate pentru a se asigura că axa piuliței și axa șurubului rămân coaxiale, iar uneltele cu cuplu-controlat ar trebui utilizate în mod preferențial. Pentru structuri precum șurub automat cu cap hexagonal, filet metric, șurub plat pentru șaibă de blocare din oțel inoxidabil 304, șaibe plate și șaibe elastice trebuie, de asemenea, configurate corespunzător pentru a distribui sarcina.

 

 

Pe lângă blocare, șuruburile din oțel inoxidabil se pot confrunta și cu probleme precum slăbirea, ruginirea și ruperea în timpul utilizării.

 

Pentru a preveni slăbirea, rezistența la frecare poate fi crescută prin aplicarea unui adeziv care nu -slăbi sau prin introducerea unui strat de rășină de inginerie pe suprafața filetului, care este utilizat pe scară largă în condiții de vibrație, cum ar fi șuruburile mecanice cu capete Phillips.

 

În ceea ce privește rugina, oțelul inoxidabil nu este „absolut lipsit de rugină{0}}”. Când praful, sarea sau materia organică aderă la suprafața sa, se pot forma micro-baterii în medii umede, ceea ce duce la coroziune localizată. Acest lucru este deosebit de important în aplicațiile în aer liber, cum ar fi șuruburile de acoperiș din oțel inoxidabil și șuruburile de placare din oțel inoxidabil, unde tratamentele de curățare și pasivare sunt cruciale.

 

În ceea ce privește fractura, aceasta este adesea legată de calitatea materiilor prime, de procesele de curățare la rece și de dimensiunile necorespunzătoare ale pre-găurii. De exemplu, dacă pre-gaura șuruburilor din oțel inoxidabil pentru gips-carton este prea mică, concentrarea tensiunilor poate apărea cu ușurință în timpul înșurubarii, ceea ce duce la fractură.

 

 

În inginerie practică, elementele de fixare din oțel inoxidabil rămân soluția preferată pentru scenariile de-fiabilitate ridicată. Fie că este vorba despre șuruburi de plăcuță de înmatriculare din oțel inoxidabil, șuruburi de garnitură din oțel inoxidabil sau șuruburi din oțel inoxidabil de 100 mm, avantajele lor sunt încă semnificative. Cheia constă în selecția corectă, asamblarea corectă și o înțelegere aprofundată a proprietăților fizice și chimice ale materialelor în sine.

 

 

Șuruburile și piulițele din oțel inoxidabil nu sunt „incompatibile”, ci mai degrabă necesită combinația corectă de materiale, procesul de asamblare și condițiile de utilizare pentru a-și realiza întregul potențial. Prin selecția științifică, operarea standardizată și măsurile preventive necesare, problemele de blocare pot fi evitate în mod eficient, permițândȘuruburi SSpentru a-și demonstra pe deplin-performanța stabilă pe termen lung în aplicațiile industriale și de inginerie moderne.