Užitečné rady odborníka na šroubové spoje

Jedinečný rozhovor, ve kterém doktor Sakai, přední japonský odborník na šroubové spoje a autor knihy „Technologie šroubových spojů“, sdílí své názory a profesionální pohled na obor, v němž působí.

Jak byste definoval ideální spojení, o kterém (mimo jiné) hovoříte ve své knize?
„V ideálním případě by spojování součástí mělo být založeno na použití všeobecně dostupných, standardizovaných spojovacích prvků. Tato varianta je vždy lepší než spoléhání se na speciálně zkonstruované součásti. Co je však ještě důležitější – ideální spojení by mělo být provedeno tak, aby byla vyloučena jakákoli možnost selhání. Dojde-li k jedinému selhání, selhává celý koncept výrobku. Je třeba dbát na každý aspekt. Podle mého mínění je „hodnocení bez jakéhokoli opomenutí“ zcela zásadním.

Je použití maziv při provádění spojů výhodou?
„Ano, za předpokladu, že spojované prvky vůči sobě navzájem neprokluzují, je snížení koeficientu tření vždy výhodou. Pokud se spojované prvky nacházejí v „prostředí vedoucím k povolování“, pak k povolení dojde snáze, je-li koeficient tření nízký. Tato situace však nemusí vést k povolení pokaždé.

V „prostředí vedoucím k povolování“ se prvky nacházejí, pokud jsou opakovaně vystaveny prokluzu vůči sobě navzájem silou přesahující určitou prahovou hodnotu.

Jak způsobují vnější síly prokluz ve směru střihu, v osovém směru a torzním směru?
„Pokud působí síla ve směru střihu, dojde k prokluzu. Pokud působí síla v osovém směru, dojde k oddělení spojovaných prvků. Za těchto podmínek lze říci, že čím menší je koeficient tření, tím pravděpodobnější bude povolení.

Když jsem psal knihu Technologie šroubových spojů – základní principy a použití, vycházel jsem z obecného názoru na jev prokluzu spojovaných součástí vysvětlujícího prokluz na styčné ploše - tzv. „makro-prokluz“. Tento druh prokluzu je identifikovatelný pouhým okem. K jeho potvrzení stačí 0,1 mm posuvu. Kolem roku 1988 však bylo zjištěno, že před tímto „makro-prokluzem“ u spojovaných součástí dochází k tzv. „mikro-prokluzu“. V tomto případě je posuv tak nepatrný, že není možné odhalit ho pouhým okem. Tento jev však postupně snižuje osovou sílu. Mikro-prokluz byl poprvé popsán v žurnálu Japonské společnosti pro přesné technologie.

„Pokud jsou spojované prvky ve vzájemném styku, nedokáží běžné experimentální metody změřit míru prokluzu určité části styčné plochy nebo jiné části. Veškeré tyto hodnoty je však možné spočítat pomocí metody konečných prvků FEM. Tato metoda se začala v odvětví spojovacích prvků prosazovat někdy kolem roku 2000 a v dnešní době ji využívá většina výzkumů závitových spojovacích prvků. Článek doktora Satoshi Izumiho z roku 2006 informoval o tom, že postupné rotační povolování nastává spíše v důsledku mikro-prokluzu (nepatrného, okem neviditelného posuvu) než v důsledku makro-prokluzu (zřetelného, okem viditelného posuvu). Po přečtení tohoto článku jsem byl v šoku. Uvádí se v něm, že v případě opakovaného výskytu mikro-prokluzu dochází k nepatrnému rotačnímu povolování o velikosti 1 stupně na 1000 opakování (neboli 1/1000 stupně při každém mikro-prokluzu).  Jedna tisícina rotačního stupně je rozměrem, který je skutečně okem nepostřehnutelný. Díky metodě konečných prvků však může být tento jev skvěle prostudován. Její pomocí bylo prokázáno, že mikro-prokluz skutečně způsobuje rotační povolování.  Měl jsem pocit, že mám opravdu problém! [smích] Tento článek otřásl mou představou o kritické velikosti prokluzu.
Byl jsem si vědom toho, že mikro-prokluz způsobuje třecí opotřebení. Nemyslel jsem si však, že může vést i k rotačnímu povolení. V té době jsem neměl k dispozici žádný způsob, jak toto tvrzení otestovat. Jednalo se však o zkušenost, která člověku otvírá oči.“

Fakta: Mikro-prokluz
Prokluz, který je okem neviditelný. Postupně snižuje svěrnou sílu a časem může vést k viditelnému rotačnímu povolení (makro-prokluzu). Svěrnou sílu mohou taktéž snižovat jevy, jako jsou sesedání a relaxace materiálu. Společnost Nord-Lock Group uvedla na trh své podložky série X, které řeší obě formy prokluzu. Svým pružinovým efektem působí proti všem druhům ztráty svěrné síly. Jejich technologie závěrného klínu současně brání samovolnému povolování šroubového spoje.

Fakta: Dr. Tomotsugu Sakai

• 1941 – narozen ve městě Okazaki v Japonsku
• 1979 – po pracovní zkušenosti ve firmě Toyota Motor Corporation získal doktorský titul v oboru technologie. Zabývá se zejména zkouškami pevnosti a odolnosti a výzkumem a vývojem různých automobilových součástí.
• 2001 – přechází do společnosti Toyota Techno Service Corp, kde se zabývá zejména vzděláváním a technický poradenstvím v oblasti šroubových spojů.
• 2007 – odchází do důchodu a zakládá poradenskou kancelář pro šroubové spoje Sakai Consulting Office, kde působí dodnes.