Informace KAPITOLA 1. Technické informace KAPITOLA Šroubové spoje v tenkostěnných materiálech. Šroubové spoje v tenkostěnných materiálech

Informace KAPITOLA 1

1.1 Šroubové spoje v tenkostěnných materiálech

Technické informace

Šroubové a maticové spoje byly speciálně vyvinuty pro vzájemné spojení komponentů a plechů, které je následně možno demontovat. Protože uvolněné matice a podložky zpomalují výrobní proces a během provozu se ztrácí nebo mohou spadnout do výrobku, mají se tam, kde je to možné, integrovat závity do materiálu neztratným způsobem. (Obr. 1 až 3).

KAPITOLA 1 Šroubové spoje v tenkostěnných materiálech

Šroubové spoje se mohou k nosnému materiálu upevnit různým způsobem. V souvislosti s neustálou poptávkou na

Obr. 2: lisovací matice extra silné

snížení nákladů, stále přísnější ochranou životního prostředí a zákony bezpečnosti práce,

má

mechanická

integrace

šroubových spojů přednost. (Tabulka 4).

Obr. 3: lisovací matice

Obr. 1: nýtovací matice

Všechny rozměry v mm HEYMAN® Manufacturing GmbH • Tel. +420 54321 4900 • Fax +420 54321 3690 • www.heyman.cz • [email protected]

7

Informace Výhody mechanické montáže závitu do tenkostěnného

Upevňovací systémy slepého nýtování

materiálu:

Pro jednostrannou (z jedné jediné strany) montáž závitu do obrobku byly vyvinuty různé typy nosičů závitu. Každý

• Montáž do vyvrtaného, laserem vypáleného či

z nich má speciální vlastnosti. Jednostranná montáž se

vyraženého otvoru zabezpečuje precizní umístění

upřednostňuje tehdy, je-li produkt přístupný pouze z jedné

upevňovacího prostředku.

strany nebo je velmi velký a nedá se umístnit pod lis. Při montáži šroubových spojení této formy je potřeba přístupu k

• Čistý produkční proces, žádné kapky kovu a výpary při

obrobku pouze z jedné strany (obr. 5).

svařování nebo zkřivení díky působení tepla. Upevňovací • Nízká spotřeba energie.

systémy

slepého

nýtování

je

možno

namontovat i po povrchové úpravě obrobku. Slepé nýtovací matice z hliníku lze například namontovat do hliníkových

• Vizuální kontrola kvality.

profilů (Extruze), aniž by došlo k výskytu kontaktní koroze (viz. obr. 6). Vysokovýkonné slepé nýtovací prvky jsou ideální

• Spojované materiály není třeba čistit či jakkoliv jinak předem ošetřit.

pro montáž do kulatých trubek. Díky speciálnímu postupu montáže je zde docíleno vysoké ochrany proti protočení (viz. obr. 7).

• Povrchová úprava obrobku (např. zinková nebo lakovaná vrstva) není narušena. • Není třeba dalšího ošetření. Pozinkované matice mohou být totiž nasazeny do pozinkovaného plechu. • Silné spojení s dostačujícími závity a třídy pevnosti dle vašeho výběru. • Automatické sledování strojů a robotů.

Obr. 6: vysokovýkonná nýtovací matice v extrudovaném profilu.

Tabulka 4: Výhody mechanické montáže šroubových závitů

Obr. 7: vysokovýkonná nýtovací matice v trubce.

Obr. 5: Jednostranná montáž. Nářadí je nasazeno na produkt.

všechny rozměry v mm

8

HEYMAN® Manufacturing GmbH • Tel. +420 54321 4900 • Fax +420 54321 3690 • www.heyman.cz • [email protected]

Informace Výrobně-technické požadavky: • automatizace • dostupnost (jednostranně, oboustranně) • vzdálenost od kraje • rozměry otvorů • rychlost při zpracování (počet spojů za jednotku času)

Často se podceňují důsledky jedné výrobně-technické volby, ačkoliv jsou rozhodující pro efektivitu výroby a souvisejících nákladů na výrobek. Pro dosažení nejlepší volby, je nutná analýza celého montážního procesu.

1.2 Spojované materiály Nosiče závitů jsou vyrobeny z různých materiálů, aby se

Obr. 8: Oboustranná montáž. Produkt je přinesen k lisu.

mohly použít i do různých materiálů. Pro dobrou integraci závitu do plechu je důležitá predevším tloušťka a tvrdost Upevňovací lisovací systémy

materiálu. V katalogu na stránkách jednotlivých produktů

I pro oboustrannou montáž závitů do obrobku byly vyvinuty

naleznete, pro které tloušťky a tvrdosti materiálu je závitový

různé druhy lisovacích nosičů závitů. Montáž lisovacích prvků

upevňovací prvek vhodný.

pomocí lisu je často nejrychlejší, nejpevnější a zaručuje nelepší kvalitu pro vložení závitu do tenkého plechu. Předpokládá se ovšem, že obrobek bude možno položit pod

1.3 Lisování do nerezové oceli

lis, a že bude přístupný z obou stran (viz. obr. 8). Zpracování nebo spojování

nerezové oceli je mimořádnou

výzvou, protože ocel je přirozeně tvrdá a pevná. Houževnatost

1.1.1 Požadavky

materiálu zajišťuje odolnost proti tvarování za studena, a nedostatečné upevnění závitu při lisování do obrobku z nerezové

Důležitým bodem při výběru nosiče závitu je zvážení možnosti

oceli. Běžné lisovací systémy (netvrzené) z nerezové oceli

a omezení jednotlivých systémů. Před samotným výběrem

mohou být použity v materiálu s maximální tvrdostí

je nutné důkladně formulovat všechny požadavky. Tyto

70 Rockwell B. Prakticky všechny typy nerezové oceli přesahují

požadavky by měli odpovídat funkčním a výrobně-technickým

tuto tvrdost.

požadavkům a přáním. V zájmu zajištění stále dobrého spojení doporučujeme používat Funkční požadavky mohou být:

lisovací upevňovací prvky z tvrzené nerezové oceli. Před tvarováním za studena je důležité správně nastavit dobu lisování.

• typ spojovaného materiálu

Každý lisovací stroj PEMSERTER je vybaven mechanizmem,

• síly, které působí na spoj

kterým se dá doba lisování snadno nastavit. Kromě toho jsou

- vytahovací síla

důležité používané raznice a matrice. Pro lisovací prvky z

- mez protáčení

tvrzené nerezové oceli jsou k dispozici speciálně přizpůsobené

- utahovací moment

raznice a matrice. Tyto lisovací nástroje nutí materiál obrobku,

• odolnost vůči korozi

aby vniknul až do spodní části lisovaného prvku, čímž se vytvoří lepší spojení.

všechny rozměry v mm HEYMAN® Manufacturing GmbH • Tel. +420 54321 4900 • Fax +420 54321 3690 • www.heyman.cz • [email protected]

9

Informace 1.4 Pevnost Pevnost šroubových spojů není závislá pouze na kvalitě materiálů zvoleného nosiče závitu. Závisí i na samotném spoji nosiče závitu s materiálem obrobku. Vytahovací síla a mez protáčení (obr. 9 a 10) slouží jako spolehlivé vodítko pro zjištění potřebné síly spoje. Na následujících stránkách budou uvedeny specifické hodnoty vytahovací síly a meze protáčení pro jednotlivé nosiče závitů. Tyto hodnoty jsou pouze orientační. Mimo jiné jsou závislé na tvrdosti materiálu, Utahovací moment: doporučený utahovací moment šroubů s pevnostní třídou 8.8.

tloušťce spojovaných dílů, rozměrech otvorů, vzdálenosti od kraje a montážní síle.

Obr. 11: utahovací moment

Kvalita materiálu nosiče závitu předurčuje ve vysoké míře tažnou sílu a utahovací moment (obr. 11) šroubového spoje. V tabulce 12 naleznete směrodatné hodnoty utahovacího momentu pro šrouby a matice různých pevnostních tříd.

utahovací moment pevnostní třídy velikost šroubu

Vytahovací síla je síla, kterou je zapotřebí vyvinout, aby byla nýtovací matice / šroub vytažen z materiálu, ve kterém je nainstalován. Během měření je materiál přidržován přídržným kroužkem, jehož průměr se rovná trojnásobku průměru slepé nýtovací matice / šroubu. Obr. 9: vytahovací síla

6.9

8.8

10.9

M3

(x 0,5)

1,1 Nm

1,3 Nm

1,8 Nm

M3,5

(x 0,6)

1,6 Nm

1,9 Nm

2,7 Nm

M4

(x 0,7)

2,4 Nm

2,9 Nm

4,1 Nm

M4,5

(x 0,75)

3,5 Nm

4,1 Nm

5,8 Nm

M5

(x 0,8)

4,8 Nm

5,7 Nm

8,1 Nm

M6

(x 1)

8,4 Nm

9,9 Nm

14,0 Nm

M7

(x 1)

14,0 Nm

16,0 Nm

23,0 Nm

M8

(x 1,25)

21,0 Nm

24,0 Nm

34,0 Nm

M8

x 1

22,0 Nm

26,0 Nm

37,0 Nm

M10

(x 1,5)

40,0 Nm

48,0 Nm

68,0 Nm

M10

x 0,75

48,0 Nm

57,0 Nm

80,0 Nm

M10

x 1

45,0 Nm

54,0 Nm

75,0 Nm

M10

x 1,25

43,0 Nm

51,0 Nm

72,0 Nm

M12

(x 1,75)

71,0 Nm

85,0 Nm

120,0 Nm

M12

x 1

82,0 Nm

97,0 Nm

135,0 Nm

M12

x 1,25

79,0 Nm

93,0 Nm

130,0 Nm

M12

x 1,5

75,0 Nm

89,0 Nm

125,0 Nm

Tabulka 12: utahovací momenty pro standardní šrouby. Uvedené hodnoty slouží jako maximální hodnoty, minimální hodnoty jsou o 7% nižší. Součinitel tření je µ=0,14. Za rozměrem závitu jsou v závorkách uvedeny hodnoty

Mez protáčení: je točivý moment, který je zapotřebí vyvinout, aby se slepá nýtovací matice bez zatížení hlavy radiálně uvolnila z nosného materiálu (po montáži).

stoupání závitu, pokud se jedná o normální závit. Jednáli se o jemný závit, potom jsou tyto hodnoty uvedeny bez závorek.

Obr. 10: Mez protáčení všechny rozměry v mm

10


Informace 1.5 Odolnost vůči korozi Odolnost vůči korozi nabývá u nosičů závitu na důležitosti. Existují dva druhy koroze - atmosferická a galvanická. Při atmosferické korozi reaguje materiál nosiče závitu a materiál v němž je nainstalován s látkami, které se vyskytují ve vzduchu. Při galvanické korozi reaguje materiál nosiče závitu přímo s materiálem, ve kterém je nainstalován na základě rozdílných potenciálů. Čím je tento rozdíl vyšší, tím pravděpodobnější je výskyt koroze. Nosiče závitu se dodávají z různých materiálů odolných proti korozi, např. hliník, nerezová ocel a Monel. Ocelové spojovací prvky jsou k dispozici s různými povrchovými úpravami.

Obr. 13: odolnost vůči korozi

Monel je slitina mědi a niklu, která má za určitých podmínek lepší odolnost proti korozi než nerezová ocel (Obr. 13).

Z hlediska nebezpečí výskytu koroze je žádoucí, aby byl materiál

Pokud se používají šrouby z nerezové oceli ve spojení s vysokovýkonnými nýtovacími maticemi Monel®, zabrání tento materiál "zažrání" šroubů z nerezové oceli do nosiče závitu.

nebo povrch závitu vyroben ze stejného materiálu jako nosný materiál. Pokud je nosič závitu z výrobně-technických důvodů vyroben z odlišného materiálu než nosný materiál, může se zvolit lepší kombinace materiálů na základě tabulky 14.

materiál nosiče závitu materiály pro instalaci

ocel pozink.

hliník

martenzitická ušlechtilá ocel (AISI 410)

austenitická ušlechtilá ocel (AISI 302/304)

Monel

ocel pozink. ocel hliník a slitiny hliníku měď feritická ušlechtilá ocel (AISI 430) austenitická ušlechtilá ocel (AISI 302/304)

žádná styková koroze na instalačním materiálu díky materiálu nosiče závitu.

styková koroze na instalačním materiálu není ovlivněna. Povrchová úprava ovlivňuje materiál nosiče závitu tak, aby

zůstal kov lesklý. Zvýšená koroze nosiče závitu díky instalačnímu materiálu možná lehká styková koroze na instalačním materiálu díky materiálu nosiče závitu.

významně zvýšená styková koroze na instalačním materiálu dík materiálu nosiče závitu. styková koroze na instalačním materiálu není ovlivněna. Lehká styková koroze na nosiči závitu díky instalačnímu materiálu.

nedoporučuje se

Tabulka 14: Směrnice galvanické koroze



11

Informace 1.6 Rozměry otvorů Pro pevný spoj jsou určující správné rozměry otvorů. Ražené nebo laserem řezané otvory (bez otřepů) mají celkově lepší

V souvislosti s přístupem nástroje může být vzdálenost závitového prvku od hran velmi problematická (obr. 17).

kvalitu než shora vrtané otvory. Pokud je to možné, měla by být lisovací matice použita na vyražené straně plechu. (obr. 15).

strana raznice

řezat vylomit ØH1

ØH < ØH 1

kovadlinová strana s 10%

ØH2

2

sklonem výlomu Ambossseite mit 10% Ausbruchwinkel Obr. 17: Poměr vzdálenosti od hran k polovičnímu průměru nářadí Obr.15: průměr otvorů

1.7 Vzdálenost od hran V souvislosti s radiálním roztažením nýtovacích matic a směru deskového materiálu u lisovacích matic je nutné dodržet jistou vzdálenost montážního otvoru od hran materiálu (minimální průměr hlavy závitového prvku Ø H, viz. obr. 16).

Příklady pro vzdálenost montážního otvoru od hran materiálu

jednostranná

oboustranná

třístranná

Obr. 16: vzdálenost od hran všechny rozměry v mm

12


Informace 1.8 Šroubový závit v materiálech z umělé hmoty Opětovná rozpojitelnost je funkční požadavek, který je

Nýtovací matice z neoprénu

zabezpečován šroubovými spoji. Ale zkoušeli jste už upevnit

se

šroubový závit do materiálů z umělé hmoty? Není to tak

elastického

jednoduché......že? V nabídce našich produktů naleznete

neoprénu a vnitřního jádra z

celou řadu řešení, která se hodí pro instalaci šroubových

mosazi. Pouzdro se během

závitů do materiálů z umělé hmoty. Kombinací upevňovacího

utahování běžného metrického

prvku a nářadí můžete snížit náklady a zvýšit kvalitu Vašich

šroubu (ručním, elektrickým,

produktů. V následující kapitole je prezentována řada

pneumatickým šroubovákem)

šroubových závitů.

rozpíná. Tím vzniká spoj, který je díky neoprénu utěsněn

skládá

ze

silného

pouzdra

z

před průsaky. Navíc je odolný vůči vibracím a otřesům.

1.8.1 ‘Slepé’ řešení

Při nasazení "slepých" spojů nesmí být použito žádné mazivo. Při použití maziva nastává nebezpečí protáčení jednotlivých

Inovativní vysokovýkonná technika slepého nýtování Vám

dílů slepého montážního systému.

nabízí řešení pro montáž šroubových závitů do materiálů z umělé hmoty. Vzhledem k tomu, že materiály z umělé hmoty (laminátu) nemají mnohdy rovnoměrnou tloušťku, je nutné použít systém, u kterého tolerence síly materiálu nepředstavuje kritický aspekt kvality celého spoje.

Vysokovýkonné nýtovací matice a rozpěrné nýtovací matice jsou díky svému velkému rozsahu svěrné síly (Multigrip) velice flexibilní. Oproti standardním slepým nýtovacím systémům vyplňují

vysokovýkonné

systémy

skvěle montážní

otvor vysokou

a

poskytují

tak

bezpečnost

proti

protočení. Montážní nářadí řízené kroutícím momentem umožňují bezpečnou, rychlou a jednoduchou montáž těchto nosičů. Odpadá obvyklé nastavování nářadí na odpovídající sílu materiálu, což ulehčuje montáž částí nýtovacích systémů do materiálů z umělé hmoty z jedné strany.



13

Informace 1.9 Monel® Monel® 400 / NiCu30Fe

Pro porovnání:

Materiál č. 2.4360

ocel C10 (materiál č.1.0301)

pevnost v tahu = ca. 640 N/mm2

mez pružnosti = ca. 250 N/mm2

Zvolen by měl být nejen upevňovací prvek, který splňuje

hliník AlMg5 (materiál č. 3.3555)

určité požadavky co se týká síly materiálu a specifikace, ale

pevnost v tahu = ca. 300 N/mm2

také takový upevňovací prvek, který omezuje náklady spojů


aby byla tato spojení odolná proti korozi. Monel® je vysoce

nerezová ocel X5CrNi18 10 (materiál č.1.4301)

odolný proti korozi s následným chemickým složením:

pevnost v tahu = ca. 500-700 N/mm2


Právě v místech se zvýšeným výskytem koroze vyžaduje výběr správného upevňovacího prvku zvýšenou pozornost.

na minimum. Výběr je ještě obtížnější, pokud se požaduje,

Pevnost v tahu materiálu Monel® dosahuje minimálně maxima materiál

obsah v %

hodnot běžných chrom-niklových ocelí, je ale s ohledem na mez pružnosti daleko více zatížitelný než nerezové druhy

nikl (Ni)

66,5%

oceli. Navíc dochází při teplotách do 400°C jen k minimálnímu

měď (Cu)

31,5%

snížení pevnosti (= tepelná odolnost). Jsou-li dosaženy

železo (Fe)

1,25%

uhlík (C)

0,15%

nižší teploty, vzrostou hodnoty mechanické pevnosti a to

mangan (Mn)

neoprén-křemík (Si)

0,25%

síra (S)

0,12%

bez výskytu lámavosti. Monel® se velice dobře formuje za

1%

studena. Díky tvarování za studena se hodnoty pevnosti a tuhosti dále zvyšují.

Monel® nachází díky svým vynikajícím pevnostním a

Odolnost vůči korozi:

antikorozním vlastnostem uplatnění při výrobě přístrojů pro

Monel® 400 = NiCu30Fe je všeobecně vysoce odolný

chemii, nádob pro chemické procesy, lopatek pro parní turbíny

vůči korozi, např. vůči mořské, sladké, destilované vodě,

a ventilů. Jako další příklady pro využití tohoto materiálu

především při vysokém průtoku (lodní šrouby, ventily, tepelné

mohou sloužit výstruhy na námořních lodích (odolává mořské

výměníky atd.).

vodě), nádrže na benzín a čerstvou vodu, tepelné výměníky, ale i elektronické komponenty. Díky své vysoké odolnosti

Aplikace v chemickém či petrochemickém průmyslu bývají

vůči žáru nachází Monel® uplatnění i v leteckém průmyslu a

často chlazeny mořskou vodou (např. na ropných plošinách).

astronautice.

Z tohoto důvodu zde Monel® nalézá velmi často své uplatnění. I po 30 letech nebyly na výztužích námořních lodí z Monelu®

Fyzikální vlastnosti:

objeveny žádné známky koroze.

Hustota:

Rozsah koroze materiálu Monel® v mořské vodě:

8,83 kg/dm3

Teplota tavením:

1.300 °C - 1.350 °C

Curieova teplota:

0.003 mm/rok.

-7 °C - 10 °C

(= mezní teplota mezi magnetickým a nemagnetickým

Monel® 400 je navíc odolný vůči většině organických kyselin,

stavem)

kyselině sírové, alkalickým roztokům, síranu amonnému, (NH2SO4-hnojivo), chloridu amonnému (NH4Cl-salmiak),

Elektrická vodivost: 2.08 S/mm2 (20 °C; S = Siemens) Elektrický odpor:

H2SO4, neutrálním a alkalickým roztokům soli, kyselině fluorovodíkové (HF) a rtuti (Hg).

0.480 x mm2/m Monel® 400 je jeden z mála materiálu, který je odolný vůči

Mechanické vlastnosti: Pevnost v tahu = ca. 700-800

kyselině solné (HCl). Styková koroze zde nehrozí. N/mm2

Mez pružnosti = ca. 340 N/mm2


14


Informace KAPITOLA 1. Technické informace KAPITOLA Šroubové spoje v tenkostěnných materiálech. Šroubové spoje v tenkostěnných materiálech

Recommend Documents