Γιατί οι βίδες και τα παξιμάδια από ανοξείδωτο χάλυβα δεν συνιστώνται να χρησιμοποιούνται μαζί υπό ορισμένες συνθήκες;

Στη βιομηχανική συναρμολόγηση και συντήρηση εξοπλισμού, η ρήση ότι «οι βίδες από ανοξείδωτο χάλυβα δεν πρέπει να χρησιμοποιούνται με παξιμάδια από ανοξείδωτο χάλυβα» υπάρχει εδώ και πολύ καιρό. Είναι σημαντικό να τονιστεί ότι αυτό δεν είναι ένα απόλυτο ταμπού, αλλά μάλλον μια σύνοψη της εμπειρίας του μηχανικού σχετικά με τους κινδύνους αστοχίας υπό συγκεκριμένες συνθήκες εργασίας. Το βασικό ζήτημα είναι το «φαινόμενο φίμωσης» των συνδετήρων από ανοξείδωτο χάλυβα.

 

Σε εφαρμογές όπως κρυογονικές φλάντζες αγωγών, δοχεία πίεσης και χημικός εξοπλισμός, όταν τα μπουλόνια και τα παξιμάδια από ανοξείδωτο χάλυβα λειτουργούν για μεγάλο χρονικό διάστημα υπό συνθήκες υψηλής προφόρτισης, εμφανίζεται συχνά έντονη αντίσταση περιστροφής ή ακόμη και πλήρης αδυναμία αφαίρεσής τους κατά την αποσυναρμολόγηση.

 

Αυτό το πρόβλημα είναι ιδιαίτερα εμφανές υπό στατικό φορτίο, χωρίς λίπανση και τις ίδιες συνθήκες ζευγαρώματος υλικών.

 

 

Από την άποψη της επιστήμης των υλικών, ο ανοξείδωτος χάλυβας έχει καλή ολκιμότητα και χαμηλή επιφανειακή σκληρότητα. Όταν σφίγγονται οι βίδες και τα παξιμάδια από ανοξείδωτο χάλυβα, το φιλμ παθητικοποίησης στην επιφάνεια επαφής με σπείρωμα καταστρέφεται εύκολα υπό τη συνδυασμένη δράση υψηλής πίεσης και θερμότητας τριβής και η εκτεθειμένη μεταλλική μήτρα υφίσταται στη συνέχεια μικροσκοπική πρόσφυση. Καθώς η περιστροφή συνεχίζεται, αυτή η πρόσφυση εμφανίζεται επανειλημμένα και αποκόπτεται, οδηγώντας τελικά σε τοπική «ψυχρή συγκόλληση» των νημάτων.

 

Επιπλέον, κατά τη διάρκεια-μακράς διάρκειας σέρβις, οι σύνδεσμοι υφίστανται ελαφρά πλαστική παραμόρφωση υπό φορτίο, καθιστώντας τους κοχλιωτούς συνδέσμους ακόμη πιο σφιχτούς και ενισχύοντας περαιτέρω το φαινόμενο τριβής. Όταν προσπαθείτε να αποσυναρμολογήσετε αντίστροφα, είναι απαραίτητο να ξεπεραστεί όχι μόνο η συμβατική δύναμη τριβής αλλά και η πρόσθετη αντίσταση που δημιουργείται από την πρόσφυση του υλικού και τη δομική παραμόρφωση, αυξάνοντας έτσι σημαντικά τη δυσκολία αποσυναρμολόγησης.

 

 

Για να μειωθεί ο κίνδυνος κολλήματος σε συνδετήρες από ανοξείδωτο χάλυβα, οι ακόλουθες μέθοδοι χρησιμοποιούνται συνήθως στην πρακτική της μηχανικής:

 

Πρώτον, η πιθανότητα πρόσφυσης μπορεί να μειωθεί με τη χρήση ανόμοιων υλικών, όπως η χρήση μπουλονιών από ανοξείδωτο χάλυβα με χάλκινα παξιμάδια ή επεξεργασμένα με επιφάνεια-παξιμάδια, σπάζοντας τις συνθήκες πρόσφυσης του ίδιου υλικού σε επίπεδο υλικού.

 

Δεύτερον, η λίπανση της επιφάνειας του νήματος πριν από τη συναρμολόγηση είναι μια από τις πιο αποτελεσματικές μεθόδους. Τα κοινά λιπαντικά περιλαμβάνουν γράσο, γραφίτη, δισουλφίδιο του μολυβδαινίου, αντικολλητικούς παράγοντες ή εμποτισμό με κερί. Αυτά τα μέτρα μπορούν να μειώσουν σημαντικά τον συντελεστή τριβής και να καταστείλουν την αύξηση της θερμοκρασίας.

 

Δεύτερον, σε περιβάλλοντα υψηλής-θερμοκρασίας ή υψηλού φορτίου-, θα πρέπει να χρησιμοποιούνται κατά προτίμηση εξειδικευμένα αντισφραγιστικά για την αποφυγή αστοχίας πυροσυσσωμάτωσης ή πρόσφυσης υπό συνθήκες αυξημένης θερμοκρασίας.

 

 

Σε σύγκριση με τους συνδετήρες από ανθρακούχο χάλυβα, οι συνδετήρες από ανοξείδωτο χάλυβα είναι πιο επιρρεπείς στο κλείδωμα, κυρίως λόγω των διαφορών στις ιδιότητες του υλικού. Λαμβάνοντας ως παράδειγμα τον κοινό ανοξείδωτο χάλυβα, η σκληρότητά του είναι γενικά χαμηλότερη από αυτή του ανθρακούχου χάλυβα 8,8, αλλά η ολκιμότητα του είναι καλύτερη. Όταν η επιφάνεια του σπειρώματος είναι κατεστραμμένη, ο ανοξείδωτος χάλυβας σχηματίζει γρήγορα ένα νέο φιλμ οξειδίου για να αντισταθεί στη διάβρωση. Ωστόσο, κατά τη διάρκεια της σύσφιξης, αυτή η μεμβράνη οξειδίου καταστρέφεται και αναγεννάται συνεχώς, σχηματίζοντας μια αλυσιδωτή αντίδραση «καταστροφής-προσκόλλησης-διάτμησης-επαν-προσκόλλησης», που τελικά οδηγεί σε κλείδωμα.

 

Αυτό το φαινόμενο είναι ιδιαίτερα συχνό σε συνδετήρες από ανοξείδωτο χάλυβα, κράμα αλουμινίου και κράμα τιτανίου, ενώ η πιθανότητα είναι σχετικά χαμηλή σε συνδετήρες ανθρακούχου χάλυβα με υψηλότερη σκληρότητα και χαμηλότερη ολκιμότητα.

 

 

Σε πρακτικές εφαρμογές, τα προβλήματα κλειδώματος συχνά δεν προκαλούνται από έναν μόνο παράγοντα, αλλά μάλλον το αποτέλεσμα πολλαπλών λειτουργικών σφαλμάτων. Για παράδειγμα, η αναντιστοιχία βαθμών μηχανικών ιδιοτήτων βιδών και παξιμαδιών, η παρουσία γρεζιών ή μεταλλικών ρινισμάτων στην επιφάνεια του σπειρώματος ή η υπερβολική δύναμη ή η υπερβολική ταχύτητα σύσφιξης κατά την εγκατάσταση μπορεί να αυξήσει σημαντικά τον κίνδυνο μπλοκαρίσματος.

 

Όταν χρησιμοποιείτε ένα ηλεκτρικό κλειδί για σφίξιμο υψηλής-ταχύτητας, η θερμοκρασία του ζεύγους σπειρωμάτων αυξάνεται απότομα σε σύντομο χρονικό διάστημα, κάτι που είναι μία από τις τυπικές αιτίες στιγμιαίας σύλληψηςσυνδετήρες από ανοξείδωτο χάλυβα. Επιπλέον, η αδυναμία διατήρησης του παξιμαδιού κάθετα στον άξονα του μπουλονιού ή η αδυναμία χρήσης επίπεδης ροδέλας ή ελατηριωτής ροδέλας μπορεί επίσης να οδηγήσει σε τοπική συγκέντρωση τάσης, προκαλώντας έτσι σύλληψη.