Zakaj vijakov in matic iz nerjavečega jekla pod določenimi pogoji ni priporočljivo uporabljati skupaj?

V industrijskem sestavljanju in vzdrževanju opreme je že dolgo prisoten rek, da "vijakov iz nerjavečega jekla ne smemo uporabljati z maticami iz nerjavečega jekla". Pomembno je poudariti, da to ni absolutni tabu, ampak prej povzetek inženirskih izkušenj v zvezi s tveganji okvare v posebnih delovnih pogojih. Glavna težava je "pojav zamašitve" pritrdilnih elementov iz nerjavečega jekla.

 

Pri aplikacijah, kot so kriogene prirobnice cevovodov, tlačne posode in kemična oprema, ko so vijaki in matice iz nerjavečega jekla dolgo časa v uporabi pod pogoji visoke prednapetosti, se med razstavljanjem pogosto pojavi močan rotacijski upor ali celo popolna nezmožnost njihove odstranitve.

 

Ta težava je še posebej izrazita pri statični obremenitvi, brez mazanja in enakih pogojih spajanja materiala.

 

 

Z vidika znanosti o materialih ima nerjavno jeklo dobro duktilnost in nizko površinsko trdoto. Ko so vijaki in matice iz nerjavečega jekla zategnjeni, se pasivni film na navojni kontaktni površini zlahka uniči pod kombiniranim delovanjem visokega tlaka in toplote zaradi trenja, izpostavljena kovinska matrika pa je nato podvržena mikroskopskemu oprijemu. Ko se rotacija nadaljuje, se ta adhezija ponavlja in se striže, kar sčasoma vodi do lokalnega "hladnega varjenja" niti.

 

Poleg tega so pritrdilni elementi med dolgo-trajno uporabo izpostavljeni rahli plastični deformaciji pod obremenitvijo, zaradi česar so navojni spoji še bolj tesni in dodatno povečajo učinek trenja. Pri poskusu razstavljanja v obratni smeri je treba premagati ne le običajno torno silo, temveč tudi dodatni upor, ki nastane zaradi oprijema materiala in strukturne deformacije, kar znatno poveča težavo razstavljanja.

 

 

Za zmanjšanje tveganja zagozdenja v pritrdilnih elementih iz nerjavnega jekla se v inženirski praksi običajno uporabljajo naslednje metode:

 

Prvič, verjetnost oprijema je mogoče zmanjšati z uporabo različnih materialov, na primer z uporabo vijakov iz nerjavečega jekla z bakrenimi maticami ali površinsko{0}}obdelanimi maticami, ki porušijo pogoje oprijema istega materiala na ravni materiala.

 

Drugič, mazanje navojne površine pred montažo je ena najučinkovitejših metod. Običajna maziva vključujejo mast, grafit, molibdenov disulfid, sredstva proti -sprijemanju ali impregnacijo z voskom. Ti ukrepi lahko znatno zmanjšajo koeficient trenja in zavirajo dvig temperature.

 

Drugič, v okoljih z visoko-temperaturo ali visoko{1}}obremenitvijo je treba prednostno uporabiti specializirana sredstva proti-sprijemanju, da preprečite sintranje ali okvaro adhezije v pogojih povišane temperature.

 

 

V primerjavi s pritrdilnimi elementi iz ogljikovega jekla so pritrdilni elementi iz nerjavnega jekla bolj nagnjeni k zaklepanju, predvsem zaradi razlik v lastnostih materiala. Če za primer vzamemo običajno nerjavno jeklo, je njegova trdota na splošno nižja od trdote ogljikovega jekla razreda 8,8, vendar je njegova duktilnost boljša. Ko je površina navoja poškodovana, nerjavno jeklo hitro tvori nov oksidni film, ki je odporen proti koroziji. Vendar se med zategovanjem ta oksidni film nenehno uničuje in regenerira, kar tvori verižno reakcijo "uničenja-oprijema-striga-ponovnega-oprijema," kar na koncu vodi do zaklepanja.

 

Ta pojav je še posebej pogost pri pritrdilnih elementih iz nerjavnega jekla, aluminijevih zlitin in titanovih zlitin, medtem ko je njegova verjetnost razmeroma nizka pri pritrdilnih elementih iz ogljikovega jekla z večjo trdoto in manjšo duktilnostjo.

 

 

V praktičnih aplikacijah težav z zaklepanjem pogosto ne povzroči en sam dejavnik, temveč posledica več operacijskih napak. Na primer, neusklajene stopnje mehanskih lastnosti vijakov in matic, prisotnost robčkov ali kovinskih ostružkov na površini navoja ali prekomerna sila ali prevelika hitrost zategovanja med namestitvijo lahko znatno povečajo tveganje zagozditve.

 

Pri uporabi električnega ključa za visoko{0}}hitrostno zategovanje se temperatura navojnega para v kratkem času močno poveča, kar je eden od tipičnih vzrokov za takojšnje zagozditevpritrdilni elementi iz nerjavečega jekla. Poleg tega lahko matice ne drži pravokotno na os vijaka ali neuporabe ploščate podložke ali vzmetne podložke lahko povzroči lokalizirano koncentracijo napetosti in tako povzroči zagozditev.