Aluslaatan historia

Löystyminen on ollut muttereille ja pulteille ominainen ongelma niiden keksimisestä asti. Vaikka aluslevyt eivät ehkä olekaan kaikkein hohdokkain mekaaninen innovaatio, niillä on ehdottoman tärkeä tehtävä. Olipa kyse 1600-luvun puuvaunujen pyörän tai aerodynaamisen lentokoneen siiven kiinnittämisestä, aluslevyt ovat olleet paras ratkaisu pulttiliitosten kiinnittämiseen.

Ihmiset ovat liittäneet tavaroita toisiinsa aiko-jen alusta asti. Ei mennyt kauan, suhteellisesti ottaen, ennen kuin joku keksi liittää yhteen kaksi keppiä tai kepin ja kiven. Siihen oli tarve, ja siihen keksittiin keinot.

Tuhansien vuosien ajan erilaiset yksinkertaiset narut ja köydet olivat oletettavasti suosituin ratkaisu sekä työkalujen ja aseiden valmistuk-seen että erilaisiin rakenteisiin, kuten alkukan-taisiin rakennuksiin ja lauttoihin. Neoliittinen ihminen (noin 9 000 eaa. – 5 000 eaa.) otti varmasti kaiken irti saatavilla olevista mate-riaaleista niin sanotulla uudella kivikaudella. Materiaalit olivat todennäköisesti kasvien ja eläinten osia.

Myöhemmin evoluutiossamme puun työs-täminen ja puuliitokset toivat mukanaan laajan valikoiman nerokkaita liitoksia. Liimat ja yksinkertaiset kiinnikkeet, kuten tapit ja naulat, olivat tärkeitä kehitysaskelia.

Ensimmäisten aluslevyjen jäljitys

Aluslevyjen käyttö ja kehitys liittyvät lähei-sesti kierteisiin teräspultteihin ja pultti-liitoksiin. On kuitenkin arvailun varassa, milloin esi-insinööri ymmärsi lisätä pultti- tai ruuviliitokseen jonkinlaisen aluslevyn.

Mielipiteitä on monia, mutta ruuvi-kierteet keksittiin todennäköisesti noin 400-luvulla eaa. Tekniikkaa käytettiin esimerkiksi puristimissa. Tämän keksin-nön myötä ehkä egyptiläiset tai roomalaiset kehittivät kartioruuvin, mikä loi olosuhteet puuntyöstöliitosten ja muiden kiinnitysso-vellusten vallankumoukselle.

Kierteinen teräspultti ja siihen sopiva mutteri ovat todennäköisesti peräisin 1400-luvulta. Vaikka kierteityskoneet olivat olleet suhteellisen laajassa käytössä 1600-luvultalähtien, vasta 1700-luvun puolivälissä alkaneen ensimmäisen teolli-sen vallankumouksen myötä muutos pääsi vauhtiin. Kehitystä vauhditti mahdolli-suus valmistaa ja käyttää koneita massa-tuotannossa.

Aluslevy jokaiseen käyttöön

Myös pulttiliitoksiin liittyvän aluslevyä tarkoittavan englannin sanan washer historia on jäänyt historian hämärään. Kirjoituksista termi on löytynyt ensim-mäisen kerran vuodelta 1346. Toisessa lähteessä vuodelta 1611 on sanaa käytetään kuvaten aluslevyn käyttöä vähentämään tykin akselin navan kulumista.

Nykyiset aluslevyjen käyttötavat kertovat niiden keksimisestä. Pulttien löystymi-nen olisi aiheuttanut valtavia pyöräon-gelmia jo eläinvetoisissa vaunuissa, ja kulumisen vähentäminen oli todennä-köisesti ensisijaisia käyttötarkoituksia. Muita nykyaikaisia käyttötarkoituksia ovat kuorman jakaminen suuremmalle alueelle, välikkeenä tai lukituslaitteena toimiminen, tärinän vähentäminen ja nesteiltä suojaaminen.

Nykyään aluslevyjä on saatavana useina malleina, materiaaleina, eri pintakäsitte-lyillä ja pinnoitteilla sekä kokoina, joista monet on tehty tarkasti tiettyihin käyt-tökohteisiin. Yleisesti ne voidaan jakaa kolmeen pääryhmään:

• sileät aluslevyt, jotka jakavat kuormaa ja suojaavat kulumiselta
• jousialuslevyt, joiden aksiaalinen jous-tavuus vähentää tärinän aiheuttamaa pult-tien löystymistä
• lukkoaluslevyt, jotka estävät pultin tai mutterin irtoamisen tai löystymisen.

Tehokkaimman lukitusmenetelmän kehittyminen

Insinöörit ovat tietysti kokeilleet muitakin menetelmiä kuin aluslevyjä estä-mään pulttiliitosten löystymistä, muun muassa liimoja ja erilaisia mutte-rityyppejä. Lukkoaluslevyjen kohdalla on kokeiltu monia versioita, kuten kartioaluslevyjä (Belleville), kaarevaa levyjousta, aaltoaluslevyjä, halkio-/jousialuslevyjä, hammastettuja lukko-/hammasaluslevyjä, lukkolevyjä ja kiilalukittuvia aluslevyjä.

Kiilalukittuvia aluslevyjä pidetään tehokkaimpana tapana estää pulttien löys-tyminen. Patenttihakemukset ovat peräisin 1900-luvun alkupuolelta, mutta läpimurron voidaan katsoa tapahtuneen, kun Nord-Lock ryhtyi kehittämään niiden malila ja kaupallistamaan sitä 1980-luvulla.

Nord-Lockin kiilalukittuvien aluslevyjen historia

Öljypolttimien, letkukelojen, jiirisahojen ja muiden työkalujen parissa vuodesta 1953 lähtien toiminut ruotsalainen Nobex siirsi tuotantonsa Mattmariin (noin 600 kilomet-riä Tukholmasta luoteeseen) vuonna 1960. Vuonna 1982 se patentoi kiilalukittuvat aluslevyt ja aloittivat niiden valmistuksen Nord-Lock-tuotemerkillä.

Yrityksen perustajien Bengt ja Mary Persso-nin poika Kurt Persson, joka toimi 26 vuoden ajan Nord-Lockin toimitusjohtajana, osal-listui aktiivisesti kiilalukittuvien aluslevyjen kehittämiseen. Hän kertoo tarinan: ”Voi sanoa, että hyppäsimme syvään päähän, kun aloi-timme aluslevyliiketoiminnan. Emme tienneet mitään tuotannosta, muun muassa prässäyk-sestä, karkaisusta ja pintakäsittelyä.”

”Tuotteen toiminnallisuus oli huippuluokkaa”, hän jatkaa. ”Siitä tuli kuitenkin fiasko, jossa käytettiin väärää materiaalia ja muotoilua. Opimme tämän kantapään kautta, jouduimme heittämään kaiken roskiin ja kirjaimellisesti palaamaan sorvin ääreen.”

Kiilalukituksen toimintatapa täydelliseksi

Nobex palkkasi insinöörin suunnittelemaan kiilalukittuvan aluslevyn uudelleen, ja ajan myötä yhtiö rakensi omaa suunnittelu- ja tuotanto-osaamistaan. Persson sanoo:

”Kun olimme hioneet kiilalukituksen perustoiminnot huippuunsa, seuraavaksi keskityttiin enemmänkin uusiin materiaaleihin, kokoihin ja pintakäsittelyihin korroosion, kuumuuden ja haponkestävyyden parantamiseksi.”

Sen jälkeen on keskitytty vakaaseen jatkuvaan parantamiseen ja erikoistumiseen. Nobexille oli kriittistä parantaa tuotantotekniikkaa ja suunnitella koneitaan uudelleen, jotta suur-ten aluselevyerien laatu voidaan varmistaa. Lisäksi perusteellinen testaus oli, ja on edel-leen, välttämätöntä korkean ja tasaisen laatu-tason säilyttämiseksi.

Vuonna 1984 Nobex pystyi ensimmäisenä toimittajana tarjoamaan yleiskäyttöisiä ruostumattomasta teräksestä valmistettuja kiilalukittuvia aluslevyjä, mikä Perssonin mukaan ”toi merkittävän parannuksen tuot-teen lujuuteen ja korroosionkestävyyteen. Ennen lanseerausta aluslevyille oli tehty laajat suolasumutestit.”

Vuotta myöhemmin yritys alkoi tarjota pareiksi yhteen liimattuja kiilalukittuvia aluslevyjä. Tämä kehitys ei vain varmistanut tuotteiden laatua vaan myös yksinkertaisti kokoonpanoa asiakkaille.

Fokus vankkaan tuotantoon ja valikoiman laajentamiseen

Vuonna 2001 Nobexistä tuli Nord-Lock, joka keskittyi nimenomaisesti kiilalukittuvien aluslevyjen maailmanlaajuiseen markkinoin-tiin. Vuonna 2003 yritys toi markkinoille erikoisseoksesta valmistetut kiilalukittuvat aluslevyt, muun muassa 254 SMO® -aluslevyt suolavesi- ja kloridipitoisiin käyttökohteisiin ja nikkelipohjaiset metalliseokset kuumiin ja syövyttäviin ympäristöihin.

Mattmariin asennettiin vuonna 2007 uudet karkaisu- ja pintakäsittelylinjat, mikä johti Delta Protekt® -pinnoitteiden lanseeraukseen. Muutokset ei-elektrolyyttiseen pinnoitteeseen lisäsivät kovuutta ja paransivat suoritustehoa suuritehoisissa pulteissa.

Vuonna 2011 lisättiin lasermerkintä täydelli-sen jäljitettävyyden takaamiseksi, ja vuonna 2012 lanseerattiin merkittävä kehitysas-kel, Nord-Lockin X-sarjan aluslevyt. Tässä mallistossa yhdistyvät alkuperäinen kiila-lukitustekniikka ja innovatiivinen elastinen vaikutus. Se vähentää merkittävästi pulttien itsestään irtoamisen riskiä tärinän tai löys-tymisen vuoksi esimerkiksi käyttökohteissa, joissa puristuspituus on lyhyt, sekä useiden puristettujen osien tiivisteissä, pehmeissä metalleissa, muovikomposiiteissa, pinnoit-teissa ja lämpövuorottelussa.

Nykyään Mattmarin tehtaalla valmistetaan satoja erilaisia aluslevyjä ja voidaan tuottaa räätälöityjä asiakaskohtaisia erikoismalleja. Painopiste on ollut kapasiteetin lisäämisessä, ydintuotteiden ja prosessien jatkuvassa paran-tamisessa sekä valikoiman laajentamisessa entisestään uusien aluslevyjen ja yhdistelmä-tuotteiden avulla.

Vuonna 2021 Nord-Lock Group juhlisti uudistetun ja laajennetun Mattmarin tuotan-tolaitoksen käyttöönottoa, jonka tarkoitus on varmistaa pitkäaikainen tuotantokapasi-teetti asiakkaiden kysyntä kasvaessa kaikkialla maailmassa.

Aluslevyjen tulevaisuudennäkymät

Yleisesti ottaen pulttiliitosten etäesikuormituksen valvontaan on monia mielenkiintoisia mahdollisuuksia, joissa käytetään anturipohjaisia älytekniikoita. Monet niistä ovat jo olemassa, kuten Superbolt LST ja Superbolt LSF, ja niitä käytetään esimer-kiksi rautatie- ja merituulivoima-alalla kriittisimpien liitosten valvontaan.

Pierre Kellner, Nord-Lock Groupin älytuotteiden ja -palvelujen liiketoimintakehittäjä, huomauttaa kuitenkin, että useimmat nykyiset pulttialan älytuotteet mittaavat esikuormitusta valvo-malla pultin tai nastan venymistä. Älyaluslevyjä kyllä on, mutta niitä ei suosita, koska ne vaativat paljon perinteisiä aluslevyjä enemmän tilaa.

”Nord-Lockin aluslevyt eivät mittaa esikuormitusta, vaikka kiilalukitustoiminto onkin suunniteltu poistamaan esikuormituksen häviäminen ajanmittaan”, Pierre sanoo.

Hän lisää: ”Olemme nähneet pietsosähköisten kiteiden kokeel-lista käyttöä erittäin ohuissa aluslevyissä, mutta kaupallisessa mittakaavassa teollisuus 4.0:n välittömät mahdollisuudet ovat tuotannossa. Siellä voidaan parantaa aluslevyjen tuotannon tehokkuutta ja laatua tutkimalla automaattisia tarkastuksia, vähentämällä jätettä ja parantamalla nopeutta koko prosessiin integroidun datan avulla.”

Kiilalukittuva aluslevy

Kiilalukittuvat aluslevyt kiinnittävät pulttiliitokset kitkan sijasta jännityksellä. Kussakin liitoksessa on aluslevypari, jonka yhdellä puolella on kiilahammastus ja toisella tartuntahammastus. Kiilalukitus estää pultin löystymisen itsestään.