- Novinky
- Produkty
- Průmyslová odvětví
- Firma
- Servis
- Kontakt
Je realistické zajistit provozní bezpečnost vysokopevnostních šroubových spojení dokonale lakovaných dílců, aniž by bylo nutné provést jejich náročné a nákladné krytí/maskování?
Společně s výzkumnou skupinou šroubových spojů Fakulty strojírenství a technických metod Vysoké školy v Offenburku pracuje FreiLacke již dva roky na aplikačně orientovaném výzkumu vybraných systémových laků z hlediska jejich vlastností jako „strojírenského elementu“.
Kooperativní výzkumný projekt BMW podporovaný v rámci Centrálního inovačního programu (ZIM) se zaměřuje na otázku, zda a za jakých podmínek smí zůstat vrstva laku na dotykové ploše hlavičky resp. matky a stejně tak na dilatačních spárách. Abychom mohli již předem přinést matematicky propočtený důkaz o budoucnosti šroubových spojů s nalakovanými dílci ještě před aplikací, analyzuje se předpěťová ztráta v závislosti na různých průmyslových lacích nebo práškových barvách, různých úrovních montážního předpětí a stejně tak na různých teplotách. Přitom třecí podmínky u výše uvedených kontaktních ploch převládají, jsou určující pro výši dosažitelné montážní předpěťové síly a navíc je nutné zjistit, zda je montáž šroubu opakovaně přesná a procesně bezpečná. Proto se v projektu stanovuje pro jednotlivé systémy koeficient tření dle DIN EN ISO 16047. Poměry tření v dilatačních spárách mezi upnutými stavebními dílci je rozhodující pro dlouhodobě pevný bezpečný provoz.
Aktuální stav norem a směrnic ve všeobecném strojírenství nestanovuje zacházení s organickými vrstvami korozních ochranných laků v toku sil šroubového spojení Zvláště mezinárodně uznaná směrnice VDI 2230 pro „Systematický propočet vysoce namáhaných šroubových spojů“ vyčleňuje organické korozně ochranné vrstvy laku. Naopak v ocelářství diskutovaný obsah zachycuje mezinárodní norma DIN EN ISO 12944 jako „Antikorozní ochranu ocelových staveb prostřednictvím nátěrových systémů“ a to ve vydání z roku 1998. Norma udává, že „nátěrová hmota s vhodnou hodnotou součinitele tření smí být nanesená na třecí plochy“. Ostatně je třeba použít ty nátěrové systémy, které nevedou k nepřípustnému odběru předpětí.
Odkazy k vhodným hodnotám součinitele tření nebo přípustný odběr předpětí nejsou uvedené. Krom toho je třeba šrouby, matky a podložky chránit tak, aby délka antikorozní ochrany odpovídala objektu jako celku
V DIN EN 1090-2 jsou v oddílu „provedení ocelových a hliníkových nosných konstrukcí“ poskytnuty mnohé informace o mechanických spojích. Vedle návodu ke stanovení součinitele adheze jsou uváděny i procentuální údaje k tzv. „potenciálním ztrátám předpětí nátěrů/nátěrových systému v kombinaci s předpěťovými kontaktními povrchy“. Tyto údaje se ovšem vztahují na zkušební skladbu specifické ocelové konstrukce, při pokojové teplotě a u vzorků, které byly uvedeny do pohybu řízením točivého momentu. Proto nejsou tyto údaje přenositelné na velké množství užívání a konstrukcí ve strojírenství a výrobě zařízení a vozidel.
Souhrn: ve strojírenství a při výrobě vozidel v současné době neexistují žádné směrnice nebo normy, které by upravovaly nakládání s vrstvami laku v prostředí silového toku šroubových spojů.
Tato okolnost vede k nejistotám se zacházením s touto tématikou, viz obrázek A. Vzhledem k chybějícím zadáním se proto v praxi provádějí u šroubových spojů resp. dotykových ploch během lakování složitá a finančně nákladná maskování, aby tak zbylý lak nevedl ke kritickým předpěťovým ztrátám. To vede ostatně k tomu, že vysoce kvalifikovaně nalakovaný stroj již po několika hodinách vykazuje stopy koroze. Pokud se zde jedná dokonce o spojení vysoce pevnostních šroubů pevnostní třídy 10.9 nebo vyšší, riskuje se tak díky případné korozi v provozu tzv. vodíkové zkřehnutí šroubů a v provozu tak náhlé selhání spoje s potenciálně kritickými následky tělesného poškození a ohrožení života.
Aby se tato problematika zanalyzovala a mohlo se dospět k řešení, bylo vytvořené konsorcium mimo jiné s účastí Freilacke a Vysoké školy Offenburg. Účastníky jsou kromě LIEBHERR WERK EHINGEN GMBH, významného výrobce mobilních strojů, také HYTORC® a SMARTTORC®, výrobce inteligentních šroubových montážních systémů a nástrojů pro oblasti vysokých točivých momentů.
U systémových laků – třecí hodnota, ztráta usazení a předpětí.
Vyhodnocovací zkušební metodika pro měření předpěťových ztrát, mohly být zpracovány průnikové hloubky a třecí hodnoty lakovaných stavebních dílců.
Jednotlivé testované lakovací systémy vykázaly vysokou mechanickou zatížitelnost. Vrstvy laku zůstávají i dotažení na hranici průtažnosti neporušené a zachovávají si svoji funkci antikorozní ochrany.
Použité lakovací systémy se částečně značně liší ve svém sklonu k otěru a v třecích hodnotách. Tyto vlastnosti je možné ovlivnit recepturou. Hodnoty tření se pohybují dle VDI 2230-1 spíše ve třídě tření A než B.
Práškové laky se nejprve jevily v projektu jako odolnější než průmyslové laky a vykazovaly vyšší pevnost proti opotřebení, stejně tak nižší předpěťové ztráty. Průmyslové laky mohou ostatně dosáhnout za určitých podmínek podobných výsledků.
Silné tloušťky a vyšší provozní teploty vedou k vyšším předpěťovým ztrátám. V zásadě lze vycházet při kritických teplotách u quasi-statistického použiti z toho, že předpěťové ztráty jsou i tehdy nízké, pokud je lakovaná jak hlava, tak podložka matky. Celkem se pohybovaly předpěťové ztráty u dosavadních testů pod deseti procenty, dosahovaly tak úrovně chování spojů bez laku.
Antikorozní ochrana je za předpokladu, že lak byl nanesen za čistých podmínek, daná i po zašroubování. Důkazem byla jednoduchá pohledová zkouška. Ostatně další testy budou obsahovat i důkazy formou testu v solném roztoku dle DIN EN ISO 9227. Dále budou provedeny cyklické testy jednotlivých aplikačních příkladů tak, jaká je praxe u offshorového použití.
Systém šroubové montáže HYTORC® a SMARTTORC® je momentálně jako jediný známý hydraulický agregát schopen opakovaně přesně dotáhnout analyzované vrstvy laku v silovém toku.
Dotahovací metoda řízená hranicí průtažnosti schopná analyzovat jakékoliv šroubové spojení z hlediska možného potenciálu. Tak mohou být materiály, problémy s povrchem a procesní problémy včas rozpoznány.
Tření a šroubové spojení eventuálně způsobené systémovým lakem nemá žádný vliv na procesní výsledek předpěťové síly. Šroubová spojení je možné maximálně využít.
Rozsáhlejší informace k výsledkům kooperačního výzkumného projektu získáte na Vysoké škole Offenburg, u pana Dietmara Isele (dietmar.isele@hs-offenburg.de) nebo u Emil Frei GmbH & Co KG, pana Dr. Jörga von Seggern (j.vonseggern@freilacke.de).
