Przyczyny i zapobieganie zacieraniu się gwintu (zatarciu)

Większość operatorów spotkała się z problemem zatarćgwinty śrubowektórych nie da się zdemontować. Wykręcanie śrub zacierających się na siłę może z dużym prawdopodobieństwem spowodować pęknięcie śruby, uszkodzenie wewnętrznych otworów sześciokątnych i innych konstrukcji napędowych oraz awarię narzędzi do demontażu. Nie tylko zwiększa koszty przeróbek, ale także pochłania znaczną ilość pracy i godzin pracy. Aby skutecznie uniknąć problemów z zacieraniem się gwintów, w tym artykule systematycznie wyjaśnia się podstawowe przyczyny i ujednolicone metody zapobiegania zacieraniu się i zacieraniu gwintów.

1. Definicja zatarcia gwintu (zatarcia)

Zacieranie się gwintu, powszechnie znane jako zatarcie lub zakleszczenie gwintu, odnosi się do stanu awarii, w którym para gwintów nie może się swobodnie obracać podczas montażu lub serwisowania. Zasadniczo jest to uszkodzenie przyczepności i wtopienia metalu występujące na powierzchniach styku gwintu.

2. Podstawowe przyczyny zatarcia gwintu

Zacieranie gwintów przypisuje się głównie dwóm kategoriom: stopieniu metalu spowodowanemu nagromadzonym ciepłem tarcia gwintu oraz uszkodzeniom związanym z zakleszczeniem spowodowanym zewnętrznymi warunkami pracy i wadami montażowymi.

2.1 Akumulacja ciepła tarcia gwintu (główna przyczyna)

Podczas dokręcania śruby ciągłe tarcie na powierzchniach styku gwintu generuje ogromne ciepło, które powoduje rozszerzalność cieplną i lokalne zmiękczenie powierzchni metalu. Boki gwintu przylegają i łączą się ze sobą, co ostatecznie prowadzi do zatarcia i zatarcia. W porównaniu ze zwykłymi śrubami ze stali węglowej, śruby ze stali nierdzewnej są bardziej podatne na zatarcie i zatarcie ze względu na ich unikalne właściwości materiałowe:

(1) Wysoki współczynnik tarcia: Współczynnik tarcia stali nierdzewnej jest w przybliżeniu dwukrotnie większy niż stali węglowej, co powoduje intensywne tarcie zazębiające się i szybką akumulację ciepła.

(2) Niska przewodność cieplna: Stal nierdzewna ma tylko jedną trzecią przewodności cieplnej stali węglowej, więc ciepło tarcia nie może szybko się rozproszyć i nadal gromadzi się lokalnie.

(3) Wysoki współczynnik rozszerzalności cieplnej: Współczynnik rozszerzalności cieplnej stali nierdzewnej jest około dwukrotnie większy niż stali węglowej. Gwinty wewnętrzne i zewnętrzne są mocniej dopasowywane po wzroście temperatury, co dodatkowo zwiększa ryzyko tarcia i stopienia.

Oprócz śrub ze stali nierdzewnej,śruby ze stali węglowej są również podatne na zacieranie się gwintów w środowiskach roboczych o wysokiej temperaturze i wymagają ścisłego zapobiegania.

2.2 Zewnętrzne warunki pracy i wady montażowe (przyczyny wtórne)

Zacieranie się gwintu zwykłych śrub ze stali węglowej jest najczęściej spowodowane nieprawidłowymi operacjami montażowymi i wadliwymi warunkami gwintu, głównie w następujących sytuacjach:

(1) Ciała obce, takie jak wióry żelaza, kurz i zanieczyszczenia, przylegają do powierzchni gwintu. Mocowanie z zanieczyszczeniami spowoduje zarysowanie i ściśnięcie zębów gwintu, co spowoduje zakleszczenie zazębienia.

(2) Nadmierny moment dokręcania lub zbyt duża prędkość dokręcania przekracza granicę nośności gwintów, powodując miejscowe pękanie zębów gwintu, deformację i stagnację.

(3) Nadmierna chropowatość powierzchni, wgniecenia lub zadziory na gwintach prowadzą do nierównych luzów zazębienia i znacznie zwiększonego oporu tarcia, powodując miejscowe zacieranie się kleju.

3. Standaryzowane środki zapobiegające zacieraniu się gwintów

3.1 Zapobieganie zatarciu spowodowanemu wadami zewnętrznymi

Przed dokręceniem należy dokładnie oczyścić gwinty wewnętrzne i zewnętrzne z substancji obcych, zadziorów i zanieczyszczeń oraz sprawdzić integralność gwintu, aby uniknąć wadliwego montażu. Postępuj zgodnie z oficjalnymi normami montażu, stosuj odpowiedni moment obrotowy przy jednakowej prędkości dokręcania i unikaj nadmiernego dokręcania i gwałtownego szybkiego dokręcania, aby wyeliminować źródło zatarcia gwintu wywołanego montażem.

3.2 Zapobieganie zatarciu spowodowanemu ciepłem tarcia

Ponieważ przewodności cieplnej i właściwości rozszerzalności cieplnej stali nierdzewnej nie można zmienić w sposób sztuczny, głównym rozwiązaniem przemysłowym jest zmniejszenie współczynnika tarcia gwintu, aby zminimalizować wytwarzanie ciepła przez tarcie. Powszechnie stosowane są dwie standardowe metody zapobiegania:

(1) Równomiernie nałóż specjalne smary na powierzchnie stykowe gwintu, aby zmniejszyć opór tarcia zazębiania.

(2) Wdrożyć profesjonalną obróbkę powierzchni śrub, aby zoptymalizować dokładność powierzchni gwintu i obniżyć współczynnik tarcia.

Kluczowa uwaga: Zmniejszenie współczynnika tarcia gwintu znacznie zwiększy osiowe napięcie wstępne przy tym samym momencie dokręcania. Zachowanie oryginalnych parametrów momentu obrotowego łatwo spowoduje uszkodzenie gwintu spowodowane przeciążeniem i wtórne zatarcie. Dlatego po zastosowaniu smarowania lub obróbki powierzchni zmniejszającej tarcie moment dokręcania musi zostać skalibrowany i synchronicznie zmniejszony, aby dopasować go do optymalnych parametrów montażu.

4. Wpływ obróbki powierzchni na wydajność montażu gwintu

W teście tym wykorzystuje się stal nierdzewną A2-70śruby z łbem walcowym z gniazdem sześciokątnym (M5×25). Wszystkie dane testowe służą wyłącznie do celów odniesienia do procesu, a nie do celów gwarancji jakości. Granica plastyczności przy trwałym wydłużeniu 0,2% śrub ze stali nierdzewnej A2-70 wynosi 450N/mm². Standardowa specyfikacja montażu wymaga, aby naprężenie dokręcające nie przekraczało granicy wydłużenia trwałego wynoszącej 0,2%, a siła osiowa zespołu była kontrolowana w granicach 70% granicy plastyczności.

Wyniki testów pokazują, że śruby ze specjalną obróbką powierzchni osiągają znacznie obniżony współczynnik tarcia gwintu. Przy tym samym momencie dokręcania można uzyskać wyższe i bardziej stabilne osiowe napięcie wstępne. Dzięki tej właściwości odpowiednie zmniejszenie momentu dokręcania może skutecznie zmniejszyć wytwarzanie ciepła w wyniku tarcia i znacząco zapobiec zacieraniu się i zacieraniu gwintów ze stali nierdzewnej.

5. Dopasowane rozwiązania do specjalnych warunków pracy

Niskotemperaturowe chromowanie na czarno i czernienie stali nierdzewnej mogą znacznie zmniejszyć współczynnik odbicia widmowego powierzchni śrub, co jest bardzo odpowiednie w przypadku precyzyjnego sprzętu optycznego wymagającego eliminacji odbicia rozproszonego.

W przypadku precyzyjnych środowisk pracy o wysokiej czystości, w których zabrania się stosowania smarów i niedopuszczalne jest łuszczenie się powłoki, można wybrać śruby przeciwzatarciowe hartowane SNSL-PN. Proces hartowania powierzchni zasadniczo zapobiega zatarciu gwintu i spełnia wymagania montażowe i serwisowe specjalnych scenariuszy.