Šrouby pro hliník: Materiál, typ a instalační příručka

Proč hliník trestá nesprávnou volbu šroubu

Dva hliníkové panely držené pohromadě nesprávným šroubem mohou v den instalace vypadat naprosto v pořádku a po osmnácti měsících na nich mohou být vidět rezavé pruhy a důlkové díry. Hliník způsobuje větší bolesti hlavy než téměř jakýkoli jiný běžný kov a dochází ke dvěma samostatným problémům, které se shlukují jako „použijte pouze nerez“.

První je galvanická koroze. Hliník sedí vysoko na anodickém konci galvanické řady, což znamená, že když se hliník dotkne ušlechtilejšího kovu – nerezové oceli, mosazi, mědi – v přítomnosti vlhkosti, obětuje se, aby ochránil druhý kov. Technický přehled galvanické koroze společnosti SSINA poznamenává, že rychlost koroze hliníku se prudce zrychluje, jakmile je přímo spojen s katodičtějším kovem s pravidelně přítomným elektrolytem – přesně takový stav, jaký vytváří nepotažený šroub sedící ve vlhkém spoji.

Druhý problém je mechanický, ne chemický. Hliník je oproti oceli měkký, takže šroub s nesprávným profilem závitu nebo příliš velkým vodicím otvorem se vysune dlouho předtím, než spoj uvidí své jmenovité zatížení. Řešení koroze a řešení odizolování vyžadují odlišná rozhodnutí a přistupovat k nim jako k jednomu problému je tam, kde se výběr šroubů většinou nedaří.

Materiál šroubu odpovídá hliníku

Nejbezpečnějším materiálem pro hliník je samotný hliník – hliníkový šroub v hliníkovém základním kovu nevytváří vůbec žádný galvanický pár, i když nahrazuje pevnost, kterou některé spoje potřebují. Kromě toho správná volba závisí na prostředí stejně jako na zatížení:

• Hliníkové šrouby — nulové galvanické riziko, nejlepší pro lehké sestavy s nízkým namáháním
• Pozinkovaná uhlíková ocel — přijatelné pro suché, vnitřní použití; zinkový povlak se obětuje dříve než hliník, ale časem se opotřebuje
• Nerezová ocel (304 nebo 316) — pevný a odolný proti korozi sám o sobě, ale reaktivní s hliníkem a vyžaduje izolaci ve vlhkém nebo venkovním prostředí
• Mosaz nebo měď — mezi nejagresivnější párování s hliníkem; vyhýbejte se všem aplikacím vystaveným vlhkosti

Nepovlakovaná uhlíková ocel je jediná kombinace, kterou lze zcela vyloučit. Díky galvanickému působení koroduje hliník a sám o sobě rezaví, přičemž selže na obou frontách najednou.

Samořezné vs strojní šrouby pro hliník

Jaký typ šroubu se hodí, závisí na tom, zda hliník již má otvor se závitem. Vyžaduje tenký hliníkový plech, vytlačování nebo trubky bez předem vyříznutého závitu nerezové samořezné šrouby , které při zapichování odřezávají vlastní závit a eliminují samostatný krok závitování.

Tam, kde hliníkový díl již má obrobený nebo závitový otvor – litá pouzdra, extrudované profily s předem vytvarovanými kanály nebo sestavy, které je třeba opakovaně rozebírat a znovu skládat – strojní šrouby s křížovou drážkou pro předvrtané hliníkové otvory lépe drží při opakovaných cyklech, protože neřežou nový materiál závitu pokaždé, když jsou odstraněny a znovu instalovány.

U sestav, u kterých dochází k nepřetržitým vibracím – kryty v blízkosti motorů, panely na mobilních zařízeních – spárujte kterýkoli typ šroubu s pružné podložky pro hliníkové sestavy náchylné k vibracím spíše než spoléhat na pouhé tření závitu, aby byl spoj těsný.

Dimenzování pilotního otvoru a technika instalace

Příliš malý vyvrtaný vodicí otvor odizoluje hliníkový závit při první instalaci; vrtaný příliš velký a šroub nikdy nevyvine správnou přídržnou sílu. Obecným cílem je 85 až 90 procent menšího průměru šroubu pro samořezné šrouby do hliníku – menší než poměr používaný pro ocel, protože nižší pevnost hliníku ve smyku znamená, že potřebuje trochu větší vůli, aby se zabránilo praskání kolem otvoru.

Technika jízdy je důležitá stejně jako velikost otvoru. Nízkorychlostní, vysoce ovladatelné drivery s omezovačem točivého momentu zabraňují dvěma nejčastějším chybám instalace: příliš rychlému křížení závitů a nadměrnému utahování odizolovaných závitů za bod, kde může hliník držet. Obecně platí, že zašroubujte alespoň 1,5násobek průměru šroubu do hloubky závitu, abyste získali dostatečný odpor proti vytažení z takto měkkého kovu.

Izolační spojovací prvky pro zabránění galvanické korozi

Když je nerezový šroub správnou volbou pro pevnost, ale hliník nelze vyměnit, izolace uzavře mezeru. Ploché podložky z nerezové oceli k izolaci různých kovů — ve spojení s nylonovým nebo pryžovým pouzdrem, které se nepoužívá samostatně — přeruší přímý kontakt kov na kov, který umožňuje vytvoření galvanického článku.

Kromě podložek přidává směs proti zadření nebo dielektrický povlak na závitech šroubů druhou bariéru a vyplatí se to dvakrát: zpomaluje korozi a zabraňuje zadření nerezových šroubů v hliníkových závitech, což je samostatný problém, který nemá nic společného s elektrochemií a vše souvisí s tendencí nerezové oceli k zadření při tření. Kompatibilita spojovacích prvků Fastenal a reference pokovování uvádí, které kombinace povlaků nejlépe obstojí u běžných kovových párů. naše průvodce plochými podložkami z nerezové oceli a galvanickou ochranou proti korozi pokrývá výběr a instalaci pračky do větší hloubky.

Výběr mezi 304 a 316 pro venkovní hliníkové sestavy

Jakmile je izolace provedena, zbývá rozhodnout, kterou třídu nerezu specifikovat. 304 pokrývá běžné vnitřní a mírně vlhké použití za nižší cenu, ale jeho odolnost vůči důlkové korozi způsobené chloridy je omezená. 316 přidává do slitiny molybden, což významně zlepšuje odolnost vůči působení soli a činí z ní standardní volbu pro pobřežní, mořské prostředí nebo prostředí s rozmrazovací solí.

Na rozdílu záleží více u hliníku na obrázku než u spojů mezi ocelí a ocelí, protože šroub 304 s jamkami postupem času vytváří hrubší a reaktivnější povrch – což urychluje samotný galvanický proces, který měla izolační opatření ovládat. naše podrobné srovnání spojovacích prvků z nerezové oceli 304 versus 316 odbourává rozdíly ve slitině a kde každá třída obstojí.

Časté chyby, které svlékají nebo korodují hliníkové spoje

• Vyvrtání poddimenzovaného vodícího otvoru pro šroub, který při první instalaci odizoluje měkký hliníkový závit
• Použití nepotažené nerezové nebo uhlíkové oceli přímo proti hliníku v jakémkoli venkovním nebo vlhkém prostředí
• Přetažení samořezných šroubů za bod, který může držet hliníkový závit, zejména u silových ovladačů s nastavením vysokého krouticího momentu
• Vynechání izolačních podložek, protože spoj „není blízko vody“, ignoruje okolní vlhkost jako dostatečný elektrolyt
• Opětovné použití samořezných šroubů ve stejném otvoru po demontáži, když byl původní závit již vyříznut a nebude znovu čistě zapadat

Většina selhání hliníkového upevnění má původ spíše v jednom z těchto důvodů než v zásadně špatné volbě materiálu – a proto správné provedení vodicí díry, krouticího momentu a izolace často záleží více než debata o samotné jakosti nerezu.