Skrutky pre hliník: Materiál, typ a montážna príručka

Prečo hliník trestá nesprávnu voľbu skrutky

Dva hliníkové panely držané pohromade nesprávnou skrutkou môžu v deň inštalácie vyzerať úplne dobre a po osemnástich mesiacoch môžu vykazovať pruhy hrdze a jamkové diery. Hliník spôsobuje viac bolesti hlavy ako takmer ktorýkoľvek iný bežný kov, a to sa týka dvoch samostatných problémov, ktoré sa spájajú do jedného celku, ako „stačí použiť nerez“.

Prvým je galvanická korózia. Hliník sedí vysoko na anodickom konci galvanickej série, čo znamená, že keď sa hliník dotkne ušľachtilejšieho kovu – nehrdzavejúcej ocele, mosadze, medi – v prítomnosti vlhkosti, obetuje sa, aby ochránil druhý kov. Technický prehľad spoločnosti SSINA o galvanickej korózii poznamenáva, že rýchlosť korózie hliníka sa prudko zrýchľuje, keď je priamo spojený s katódovejším kovom s pravidelne prítomným elektrolytom – presne taký stav, aký vytvára nepotiahnutá skrutka sediaca vo vlhkom spoji.

Druhý problém je mechanický, nie chemický. Hliník je v porovnaní s oceľou mäkký, takže skrutka s nesprávnym profilom závitu alebo príliš veľkým vodiacim otvorom sa vysunie dlho predtým, ako spoj uvidí svoje menovité zaťaženie. Riešenie korózie a riešenie odizolovania si vyžadujú rôzne rozhodnutia a ich riešenie ako jeden problém je tam, kde väčšina skrutiek zlyhá.

Zodpovedajúci materiál skrutiek hliníku

Najbezpečnejším materiálom pre hliník je samotný hliník – hliníková skrutka v hliníkovom základnom kove nevytvára vôbec žiadny galvanický pár, hoci zamieňa silu, ktorú niektoré spoje potrebujú. Okrem toho správny výber závisí od prostredia, ako aj od zaťaženia:

• Hliníkové skrutky — nulové galvanické riziko, najlepšie pre ľahké zostavy s nízkym namáhaním
• Pozinkovaná uhlíková oceľ — prijateľné na suché, vnútorné použitie; zinkový povlak sa obetuje skôr ako hliník, ale časom sa opotrebuje
• Nerezová oceľ (304 alebo 316) — Pevný a odolný voči korózii sám o sebe, ale reaktívny s hliníkom a vyžaduje izoláciu vo vlhkom alebo vonkajšom prostredí
• Mosadz alebo meď — medzi najagresívnejšie páry s hliníkom; vyhnite sa aplikáciám vystaveným vlhkosti

Nepotiahnutá uhlíková oceľ je jediná kombinácia, ktorá je úplne vylúčená. V dôsledku galvanického pôsobenia koroduje hliník a sám od seba hrdzavie, pričom zlyháva na oboch frontoch naraz.

Samorezné vs strojové skrutky pre hliník

Ktorý typ skrutky sa hodí, závisí od toho, či hliník už má otvor so závitom. Vyžaduje si to tenký hliníkový plech, extrúzia alebo rúrka bez vopred narezaného závitu nerezové samorezné skrutky , ktoré si pri zapichovaní odrežú vlastný závit a eliminujú samostatný krok závitovania.

V prípade, že hliníkový diel už má obrobený alebo závitový otvor – liate puzdrá, extrudované profily s vopred vytvarovanými kanálmi alebo zostavy, ktoré je potrebné opakovane rozoberať a znovu zmontovať – strojné skrutky s krížovou drážkou pre hliníkové otvory so závitom držia lepšie pri opakovaných cykloch, pretože nerežú nový materiál závitu pri každom odstránení a opätovnom nasadení.

Pre zostavy, pri ktorých dochádza k nepretržitým vibráciám – kryty v blízkosti motorov, panely na mobilných zariadeniach – spárujte ktorýkoľvek typ skrutiek s pružinové podložky pre hliníkové zostavy náchylné na vibrácie namiesto spoliehania sa na samotné trenie závitu, aby bol spoj tesný.

Dimenzovanie pilotného otvoru a technika inštalácie

Príliš malý vyvŕtaný vodiaci otvor odizoluje hliníkový závit pri prvej inštalácii; vyvŕtané príliš veľké a skrutka nikdy nevyvinie správnu prídržnú silu. Všeobecným cieľom je 85 až 90 percent menšieho priemeru skrutky pre samorezné skrutky do hliníka – menej ako pomer používaný pre oceľ, pretože nižšia pevnosť hliníka v šmyku znamená, že potrebuje trochu väčšiu vôľu, aby sa zabránilo praskaniu okolo otvoru.

Technika jazdy je dôležitá rovnako ako veľkosť otvoru. Nízkorýchlostné, vysoko ovládané meniče s obmedzovačom krútiaceho momentu zabraňujú dvom najčastejším chybám inštalácie: príliš rýchlemu krížovému závitu a príliš rýchlemu skrúteniu odizolovaných závitov za bod, kde môže hliník držať. Spravidla zasúvajte aspoň 1,5-násobok priemeru skrutky do hĺbky závitu, aby ste získali primeranú odolnosť proti vytiahnutiu z takto mäkkého kovu.

Izolačné spojovacie prvky na zabránenie galvanickej korózii

Keď je nehrdzavejúca skrutka tou správnou voľbou pre pevnosť, ale hliník sa nedá vymeniť, izolácia uzavrie medzeru. Ploché podložky z nehrdzavejúcej ocele na izoláciu rôznych kovov — v spojení s nylonovým alebo gumeným puzdrom, ktoré sa nepoužíva samostatne — preruší priamy kontakt kov na kov, ktorý umožňuje vytvorenie galvanického článku.

Okrem podložiek pridáva zmes proti zadieraniu alebo dielektrický povlak na závitoch skrutiek druhú bariéru a vyplatí sa to dvakrát: spomaľuje koróziu a zabraňuje zadretiu nerezových skrutiek v hliníkových závitoch, čo je samostatný problém, ktorý nemá nič spoločné s elektrochémiou a všetko súvisí so sklonom nehrdzavejúcej ocele k zadretiu pri trení. Kompatibilita spojovacích prvkov Fastenal a referencie pokovovania stanovuje, ktoré kombinácie povlakov najlepšie obstoja v bežných kovových pároch. náš návod na nerezové ploché podložky a galvanickú ochranu proti korózii zahŕňa výber a inštaláciu podložiek do väčšej hĺbky.

Výber medzi 304 a 316 pre vonkajšie hliníkové zostavy

Po vykonaní izolácie zostáva rozhodnutie, ktorú triedu nehrdzavejúcej ocele špecifikovať. 304 pokrýva bežné vnútorné a mierne vlhké použitie pri nižších nákladoch, ale jeho odolnosť voči jamkovej korózii spôsobenej chloridmi je obmedzená. 316 pridáva do zliatiny molybdén, čo výrazne zlepšuje odolnosť voči vystaveniu soli a robí z nej štandardnú voľbu pre pobrežné, morské alebo rozmrazovacie prostredie.

Na rozdiele záleží viac pri hliníku na obrázku ako pri spojoch medzi oceľou a oceľou, pretože skrutka 304 s jamkami vytvára v priebehu času hrubší a reaktívnejší povrch – čo urýchľuje samotný galvanický proces, ktorý mali izolačné opatrenia kontrolovať. náš podrobné porovnanie spojovacích prvkov z nehrdzavejúcej ocele 304 oproti 316 odbúrava rozdiely zliatin a kde každá trieda obstojí.

Bežné chyby, ktoré odizolujú alebo korodujú hliníkové spoje

• Vyvŕtanie poddimenzovaného vodiaceho otvoru pre skrutku, ktorá pri prvej inštalácii odizoluje mäkký hliníkový závit
• Použitie nepotiahnutej nehrdzavejúcej alebo uhlíkovej ocele priamo proti hliníku v akomkoľvek vonkajšom alebo vlhkom prostredí
• Prílišné utiahnutie samorezných skrutiek za bod, ktorý môže držať hliníkový závit, najmä pri silových ovládačoch s nastavením vysokého krútiaceho momentu
• Vynechanie izolačných podložiek, pretože spoj „nie je blízko vody“, ignoruje okolitú vlhkosť ako dostatočný elektrolyt
• Opätovné použitie samorezných skrutiek v rovnakom otvore po demontáži, keď už bol pôvodný závit vyrezaný a nedá sa znovu čisto zasunúť

Väčšina zlyhaní upevnenia hliníka má pôvod skôr v jednom z týchto dôvodov než v zásade nesprávnej voľbe materiálu – a preto je správna vodiaca diera, krútiaci moment a izolácia často dôležitejšia ako diskusia o samotnej triede nehrdzavejúcej ocele.