ZACIERANIE SIĘ ELEMENTÓW ZŁĄCZNYCH ZE STALI NIERDZEWNEJ
WPROWADZENIE
Podczas stosowania elementów złącznych ze stali nierdzewnej lub aluminium może dojść do zgrzewania na zimno, nazywanego również zacieraniem lub zużyciem adhezyjnym. Stykające się gwinty przylegają do siebie aż do momentu, gdy dalszy ruch staje się niemożliwy. Może to spowodować pęknięcie śruby podczas dokręcania, prowadząc do opóźnień, uszkodzeń i potencjalnie niebezpiecznych sytuacji.
Jeżeli element złączny nie pęknie podczas montażu, może ulec skręceniu lub zatarciu przed osiągnięciem prawidłowej siły napięcia wstępnego. Może to później doprowadzić do uszkodzenia na skutek zmęczenia materiału lub działania obciążeń zewnętrznych. Zatarcie może również uniemożliwić demontaż po zakończeniu okresu eksploatacji połączenia. W poprzednich analizach problemy początkowo przypisywane jakości produktu okazywały się skutkiem zacierania podczas montażu.
CO POWODUJE ZACIERANIE?
Gdy metalowe powierzchnie przesuwają się względem siebie, mikroskopijne nierówności powierzchni powodują tarcie. Powstające ciepło i zużycie zwiększają się wraz ze wzrostem nacisku powierzchniowego. W trudnych warunkach przeciwległe powierzchnie mogą do siebie przylgnąć, powodując przenoszenie lub wyrywanie materiału. Ta forma zużycia adhezyjnego jest nazywana zacieraniem i może postępować aż do całkowitego zablokowania elementów.
W gwintowanych elementach złącznych na bokach gwintu powstaje wysokie ciśnienie kontaktowe. Austenityczna stal nierdzewna i aluminium są szczególnie podatne na to zjawisko, ponieważ są stosunkowo plastyczne i podatne na zużycie adhezyjne. Gdy ochronna warstwa tlenkowa zostanie przerwana podczas dokręcania, odsłonięty świeży metal może przylgnąć do przeciwległej powierzchni gwintu.
PRODUKTY I SYTUACJE, KTÓRE MOGĄ ZWIĘKSZAĆ RYZYKO ZACIERANIA
Produkty celowo zwiększające tarcie w gwincie, takie jak nakrętki samohamowne z momentem przeważającym, znacznie zwiększają ryzyko zacierania. Dodatkowe tarcie wytwarza skoncentrowane ciepło na bardzo małej powierzchni styku. Nakrętki te nie obracają się swobodnie przed zetknięciem z mocowanym materiałem. Każdy obrót powoduje więc tarcie jeszcze przed pełnym dokręceniem połączenia. Jeżeli nie jest stosowane odpowiednie smarowanie, należy rozważyć metodę zabezpieczenia, która nie opiera się na stałym tarciu w gwincie.
Połączenia śrubowe wymagające dużego przesunięcia gwintu z powodu szczelin pomiędzy elementami również są bardziej narażone na zacieranie. To samo dotyczy połączeń zawierających miękkie lub sprężyste elementy, takie jak uszczelki, podkładki sprężyste, sprężyny talerzowe, sprężyny śrubowe oraz podkładki gumowe lub z tworzywa sztucznego. Elementy te wymagają większej liczby obrotów do osiągnięcia wymaganej siły napięcia wstępnego, co zwiększa drogę poślizgu i tarcie w gwintach.
LUBRINOX — ROZWIĄZANIE FABORY PRZECIW ZACIERANIU
Fabory opracowało Lubrinox specjalnie w celu ograniczenia ryzyka zacierania elementów złącznych ze stali nierdzewnej. W przeciwieństwie do tradycyjnych past przeciwzatarciowych nakładanych podczas montażu Lubrinox wykorzystuje fabrycznie naniesioną suchą powłokę smarną, która:
- Zmniejsza tarcie do stałego i przewidywalnego poziomu, wspierając niezawodną kontrolę zależności pomiędzy momentem dokręcania a siłą napięcia wstępnego.
- Eliminuje konieczność smarowania podczas montażu, ponieważ elementy złączne są dostarczane w stanie gotowym do instalacji.
- Pozostaje czysta i nie przyciąga pyłu ani cząstek, które mogłyby zwiększyć tarcie.
- Ułatwia czysty demontaż i pomaga zapobiegać uszkodzeniom gwintów spowodowanym zacieraniem.
Lubrinox jest dostępny dla wybranych śrub, wkrętów i nakrętek ze stali nierdzewnej A2 i A4. Aby uzyskać maksymalną ochronę przed zacieraniem, należy stosować śruby i nakrętki Lubrinox razem.
Zobacz pełną ofertę Lubrinox →JAK OGRANICZYĆ ZACIERANIE?
Należy zawsze upewnić się, że elementy złączne są czyste i wolne od zadziorów, cząstek metalu, wiórów, piasku oraz pyłu. Należy unikać uszkodzonych gwintów, niewspółosiowości i montażu pod kątem, ponieważ warunki te powodują skoncentrowane lokalne tarcie.
Zmniejszenie przesunięcia osiowego niezbędnego do uzyskania wymaganej siły napięcia wstępnego również ogranicza ryzyko. Sztywne połączenia wymagające jedynie niewielkiego obrotu są zazwyczaj mniej podatne na zacieranie niż połączenia elastyczne zawierające miękkie lub sprężyste elementy.
Należy stosować niską, płynną i równomierną prędkość obrotową. W miarę możliwości należy unikać narzędzi impulsowych i udarowych, ponieważ gwałtowne przyspieszenie może powodować intensywne miejscowe nagrzewanie gwintów.
Czasami zaleca się łączenie różnych gatunków austenitycznych, takich jak A2/AISI 304 i A4/AISI 316. Oba gatunki są jednak austenityczne i pozostają podatne na zużycie adhezyjne. Samo połączenie tych materiałów nie zapobiega zatem niezawodnie zacieraniu.
Gwinty walcowane są na ogół preferowane w porównaniu z gwintami nacinanymi, ponieważ proces walcowania zwykle zapewnia gładszą i umocnioną odkształceniowo powierzchnię. Większość seryjnie produkowanych śrub ze stali nierdzewnej ma gwinty walcowane.
Środki smarne odporne na wysokie naciski i pasty przeciwzatarciowe odpowiednie do danego zastosowania mogą znacznie zmniejszyć tarcie. Środek smarny należy nakładać równomiernie i uwzględnić jego wpływ na zależność pomiędzy momentem dokręcania a siłą napięcia wstępnego.
Inną możliwością są fabrycznie nanoszone suche powłoki zmniejszające tarcie. Skracają czas montażu i w mniejszym stopniu niż lepkie smary zatrzymują zanieczyszczające cząstki.
PORÓWNANIE METOD ZAPOBIEGANIA ZACIERANIU
| Metoda | Skuteczność | Łatwość stosowania | Najlepsze zastosowanie |
|---|---|---|---|
| Fabrycznie naniesiona powłoka Lubrinox | ★★★★★ | Wysoka — bez przygotowania | Większość gwintowanych połączeń ze stali nierdzewnej |
| Pasta przeciwzatarciowa, np. z MoS₂ | ★★★★ | Średnia — nakładanie podczas montażu | Połączenia wysoko obciążone lub rzadko demontowane |
| Suche powłoki zmniejszające tarcie | ★★★★ | Wysoka — nanoszone fabrycznie | Czyste środowiska oraz zatwierdzone zastosowania w przemyśle spożywczym lub farmaceutycznym |
| Środki smarne na bazie wosku | ★★★ | Średnia | Ogólne zastosowania montażowe |
| Niska i równomierna prędkość obrotowa | ★★★ | Wysoka — wyłącznie technika montażu | Wszystkie połączenia, razem z odpowiednim smarowaniem |
| Łączenie gatunków A2 i A4 | ★ | Wysoka | Nieskuteczne jako samodzielna metoda, ponieważ oba gatunki są austenityczne |
| Gwinty walcowane zamiast nacinanych | ★★★ | Nie dotyczy — wybór w specyfikacji | Określenie wymagań podczas projektowania i zakupu |
PODSUMOWANIE
Staranny dobór elementów złącznych, czysty i prawidłowo osiowany montaż, kontrolowana prędkość obrotowa oraz odpowiednie smarowanie mogą zapobiec wielu problemom związanym z zacieraniem stali nierdzewnej i aluminium. Działania te zwiększają niezawodność, łatwość serwisowania oraz trwałość połączeń gwintowanych.
KUP ELEMENTY ZŁĄCZNE ZE STALI NIERDZEWNEJ W FABORY
Wybierz odpowiednią kategorię produktów i użyj filtrów w sklepie internetowym, aby określić wymagany gatunek stali nierdzewnej, wymiary oraz normę.
POWIĄZANE PORADNIKI TECHNICZNE
NAJCZĘŚCIEJ ZADAWANE PYTANIA DOTYCZĄCE ZACIERANIA STALI NIERDZEWNEJ
Jaka jest różnica pomiędzy zacieraniem, zużyciem adhezyjnym i zgrzewaniem na zimno?
Określenia te opisują ściśle powiązane etapy uszkodzenia adhezyjnego. Zużycie adhezyjne oznacza uszkodzenie powierzchni i przenoszenie materiału spowodowane tarciem oraz przyleganiem przesuwających się metalowych powierzchni. Zacieranie następuje wtedy, gdy tarcie i przyleganie stają się tak intensywne, że uniemożliwiają dalszy ruch. Zgrzewanie na zimno oznacza połączenie w stanie stałym, które może powstać pomiędzy stykającymi się powierzchniami. W zastosowaniach elementów złącznych terminy te są często używane zamiennie.
Dlaczego zacieranie występuje częściej w przypadku stali nierdzewnej niż stali węglowej?
Austenityczne stale nierdzewne, takie jak A2/AISI 304 i A4/AISI 316, są plastyczne i podatne na zużycie adhezyjne. Podczas dokręcania może dojść do przerwania ochronnej warstwy tlenkowej bogatej w chrom i odsłonięcia świeżego metalu, który może przylgnąć do przeciwległego gwintu. Stal węglowa ma inne właściwości mechaniczne i powierzchniowe i w porównywalnych warunkach jest zazwyczaj mniej podatna na zacieranie.
Czy można zapobiec zacieraniu, stosując śrubę A2 z nakrętką A4 lub odwrotnie?
Nie. A2 i A4 są austenitycznymi stalami nierdzewnymi, dlatego samo łączenie tych gatunków nie ogranicza niezawodnie ryzyka zacierania. Należy stosować odpowiednie smarowanie, fabrycznie naniesioną powłokę, taką jak Lubrinox, pastę przeciwzatarciową odpowiednią do danego zastosowania lub inną sprawdzoną obróbkę zmniejszającą tarcie.
O ile należy zmniejszyć moment dokręcania smarowanych elementów złącznych ze stali nierdzewnej?
Nie należy stosować uniwersalnego procentowego obniżenia momentu. Wymagany moment dokręcania zależy od współczynnika tarcia środka smarnego, geometrii i materiału elementu złącznego, wykończenia powierzchni, docelowej siły napięcia wstępnego oraz konstrukcji połączenia. Należy stosować dane dotyczące momentu dokręcania podane przez producenta elementu złącznego lub środka smarnego, a połączenia krytyczne weryfikować za pomocą testu moment–napięcie.
Czy zatarte elementy złączne ze stali nierdzewnej można odzyskać?
Mocno zatarte elementy złączne rzadko można odzyskać. Gdy zgrzewanie na zimno znacznie uszkodzi gwinty, wymuszony demontaż często prowadzi do pęknięcia śruby lub zerwania gwintu wewnętrznego. Kontrolowane odcięcie lub wymiana jest zazwyczaj bezpieczniejsza. Zapobieganie poprzez prawidłowy montaż i odpowiednie smarowanie jest bardziej niezawodne i ekonomiczne.
Ostatnia aktualizacja: lipiec 2026