A csavarok számos iparágban és alkalmazásban a választott rögzítőelemek, egyszerűen azért, mert könnyen eltávolíthatók. Ez azonban kiszolgáltatottá teszi őket az önlazulással és az előfeszítés elvesztésével szemben is.

Az alkalmazástól függően a csavarok lazításának mély következményei lehetnek. A meglazult csavar egy teljes gyártóüzemet leállhat és több ezer dollárba kerülhet a vállalatnak, míg más alkalmazásokban a laza csavarok jelentős biztonsági veszélyt jelenthetnek. Tehát melyek a csavarok lazulásának fő okai? Általánosságban két fő oka van: spontán lazítás és lazítás.

miért

"A meghibásodás fő okai és következményei a csavaros kötések céljától, a környezettől és általában az iparágtól függenek" - mondja Georg Dinger, a Siegenia-Aubi KG, aki az önmeghúzódó csavarok okait és következményeit tanulmányozta. .

„Például a petrolkémiai ipar főleg korróziós problémákkal foglalkozik, míg a fáradtság és a rezgésektől való lazulás gyakran kisebb. Másrészt az autóipar valószínűleg az önbeállítást és a korróziót tartaná a két legfontosabb kérdésnek. A szerkezeti acéliparban a legfőbb aggályok az ízületek csúszása és korróziója, de a lazítás és a szivárgás ritkábban fordul elő. A repülőgépipar valószínűleg először a fáradtságot sorolja fel «.

"Az érintkező felületek közötti ismételt relatív elmozdulások, a szárnyomaték hatására, a menet menetemelkedéséből adódó fokozatos csavar- vagy anyaforduláshoz vezethetnek" - folytatja Dinger. „Ez az előfeszítés elvesztését és ennek következtében a csavaros csatlakozás funkciójának elvesztését okozza. A hatás jól ismert, de a megelőzést általában kísérletileg csak az önlazulás bekövetkezése után hajtják végre «.

A csavarok fellazulásának fő okai:

Spontán csavarlazítás: ütés, rezgés, dinamikus terhelés
Kiadás - letelepedés, kúszás, kikapcsolódás

A spontán lazulás elkerülése érdekében meg kell szüntetni az összekapcsolt részek közötti csúszást, vagy legalábbis a kritikus szint alá kell csökkenteni. Ezt vagy az axiális feszültség növelésével, a szorított részek közötti súrlódás növelésével vagy a ciklikus terhelés, például ütés, rezgés vagy ciklikus hőterhelés csökkentésével érhetjük el.

Egy másik elterjedt módszer a súrlódás növelése a menetes menetek között. Erre számos megoldás létezik, és bár némelyikük hatékony, vannak hátrányai is. A ragasztó vagy a ragasztó hatékony súrlódásalapú módszer lehet, de a száraz ragasztó problémát okozhat a csavar szétszerelésénél és eltávolításánál. Emellett a szálak közötti súrlódás növelése csökkentené a meghatározott nyomatékszintnél elérhető előterhelést. A kábelzár elterjedt módszer a repülési iparban.

A fáradtság a csavar és a rögzített részek maradandó károsodása vagy deformációja. Ennek oka az előfeszítés elvesztése, amely az ízület kinyílását eredményezi. Az előfeszítés elvesztésének két alapvető mechanizmusa van: spontán lazítás és lazítás.

A spontán lazítás vagy a rotációs önlazulás lényegében az, amikor egy csavar lazán forog ütés, rezgés vagy dinamikus terhelés miatt. Még egy enyhe elfordulás is elegendő lehet ahhoz, hogy egy csavaros kötés elveszítse az összes előfeszítését. Ez a csavarok fellazulásának leggyakoribb oka. A lazulást három mechanizmus okozza: ülepedés, kúszás és relaxáció.

A hézag kritikus, ha az dinamikus terhelések miatt következik be. A rögzített anyag maradandó deformációja, amikor az ízületet a dinamikus munkaterhelések miatt fokozott stressz éri - magyarázza Harlen Seow, a Nord-Lock Group műszaki vezetője. „A csavaros csatlakozás nagy része a kioldás után átalakul, ha az alkatrészekre nehezedő stressz nem lépte túl a teljesítményüket. Néhány anyag az érintkezési felületen, például a festék, valószínűleg tartósan deformálódik ”- mondja.

Ha az anyag leülepszik, még néhány mikron is, a csavar nyúlása csökken, és az előfeszítés elvesztéséhez vezet.

A megterhelés egy állandó deformáció, amely az ízületben lévő anyagok szilárdsága alatti, magas stresszszintnek való hosszú távú kitettség miatt következik be. Magas hőmérsékletű alkalmazásoknál súlyosabb.

A relaxáció az, amikor az ízület anyagaiban lévő mikrostruktúra átalakul, és a meglévő rugalmas alakváltozást egy bizonyos idő alatt plasztikus alakváltozássá alakítja. A településtől vagy a kúszástól eltérően a bilincs hossza nem változik, ezért nehéz észlelni. "Az előfeszítés veszteségének mérésének egyik módja az, hogy megmérjük a csavar hosszát egy működési idő után, és összehasonlítjuk a csavar hosszával közvetlenül a meghúzás után" - teszi hozzá Seow. "Ez azonban nem fogja észlelni a relaxációt, ami problémásabbá teszi".

A fáradtság elkerülésének kulcsa a jó tervezés, amelynek jelentősége az utóbbi években megnőtt a sok csavaros kötés iránti megnövekedett igény és a könnyű anyagok fokozott használata miatt. Fontos, hogy ne csak a csavarok szakító képességére összpontosítson, ezért figyelmen kívül hagynak más paramétereket, például a rugalmasságot és a merevséget, ami szintén fontos lehet.

"A megfelelő tömítés kialakítása kulcsfontosságú a nagy szilárdságú súrlódás-fogás összeköttetés eléréséhez, magas előterheléssel és ezáltal nagy csúszásállósággal az élet során" - mondja Dinger. „Eddig a tervezőmérnökökre fókuszált a meghibásodás és a csavarok törése. Más meghibásodási mechanizmusok egyre nagyobb jelentőséggel bírnak, mivel nő a teljesítmény és csökken az ízületi súly. "Az önlazító és az előfeszítő relaxációs mechanizmusok egyre gyakoribbak a könnyű kivitelben".

A csavartól és az alkalmazástól, valamint az előfeszítés elvesztésének okától függően általában több lehetőség kínálkozik az optimálisabb csavaros csatlakozások kialakítására.

"Hőterhelés esetén az illesztés optimalizálható, ha a befogott alkatrészekre azonos hőtágulási együtthatóval rendelkező anyagokat választanak" - mondja Dinger. „A lerakódások minimalizálása és a magas előterhelés fenntartása érdekében csökkentheti az érintkezési felületek közötti érdességet. Az olyan mérések, mint a finom furatok átmérője vagy a fogazott felületek, minimalizálhatják a relatív elmozdulást «.

„Általában - mondja Seow - egy jó csavaros kötés nagyon rugalmas csavarokból és nagyon merev bilincsekből áll, és ennek elérésére különböző módok vannak. A csavar rugalmas javításának egyik módja a hosszú bilincs. De ha van karimája, ahol a bilincs hossza nem lehet túl hosszú, akkor több, de kisebb csavar használatával megváltoztathatja a kivitelt. Tehát öt csavar helyett tíz kisebb csavart használhat, amelyek rugalmasabb kötést hoznak létre «.

Általában az optimális csavaros csatlakozás elérése több változó és tervezési lehetőség mérlegelését jelenti.