Dobre rady eksperta od śrub

W ekskluzywnym wywiadzie czołowy japońskie ekspert w dziedzinie mocowań śrubowych i autor pracy 'Technologia połączeń śrubowych' - dr Sakai - dzieli się swymi spostrzeżeniami z przemysłu.

Jak można zdefiniować idealne mocowanie, opisane również w Pana książce?
„Idealne mocowanie powinno opierać się na bardziej szerokim asortymencie znormalizowanych elementów złącznych niż wykorzystaniu elementów specjalnych. Jeszcze ważniejsze jest to, aby idealne mocowanie zapewniło taką konstrukcję połączenia śrubowego, która nie spowoduje żadnej awarii. Cała konstrukcja produktu jest nieważna, jeśli wystąpi choćby jedna taka awaria. Należy zwracać uwagę na każdy aspekt. Moim zdaniem najważniejsza jest ‘ocena wszystkiego bez wyjątku’.”

Czy używanie smarów jest korzystne przy mocowaniu śrubowym?
„Tak, gdy mocowane przedmioty nie ślizgają się po sobie, zmniejszenie współczynnika tarcia jest korzystne we wszystkich aspektach. Gdy mocowane przedmioty znajdują się w ‘środowisku luzującym’, łatwiej mogą się poluzować, jeśli współczynnik tarcia jest mały, ale niekoniecznie musi to doprowadzić do poluzowania.

Znajdują się one w ‘środowisku luzującym’, jeśli zostaną nagle przesunięte względem siebie siłą przekraczającą określoną wartość progową.

W jaki sposób siły zewnętrzne wywołują ślizganie w kierunku prostopadłym, kierunku osiowym oraz skręcanie?
„Gdy przyłożymy siłę zewnętrzną w kierunku prostopadłym, wywoła ona ślizganie. Jeśli zostanie ona przyłożona w kierunku osiowym, zamocowane przedmioty zostaną od siebie oddzielone – rozłączenie. W takich warunkach im niższy jest niski współczynnik tarcia, tym bardziej prawdopodobne jest poluzowanie połączenia.

Pisząc „Technikę połączeń śrubowych – podstawy i zastosowania”, zastosowałem tradycyjny sposób widzenia zjawiska poślizgu, objaśniając ślizganie się mocowanych przedmiotów na powierzchni styku – tak zwany ‘makropoślizg’. Jest on widoczny gołym okiem, ponieważ ten rodzaj poślizgu musi mieć tylko 0,1 mm, aby można go było potwierdzić wizualnie. Około roku 1988 odkryto, że niewidzialny 'mikropoślizg' występuje przed makropoślizgiem i powoduje obrót, który jest tak mały, że nie można go potwierdzić gołym okiem, niezależnie od tego, czy obrót występuje w kierunku luzowania, czy nie. Zjawisko 'makropoślizgu' stopniowo zmniejsza siłę osiową. Zostało ono wprowadzone w artykule w magazynie Japońskiego Towarzystwa Techniki Precyzyjnej.”

„Gdy mocowane przedmioty stykają się ze sobą, za pomocą tradycyjnych eksperymentów można zmierzyć wielkość poślizgu określonej części obszaru styku lub innych obszarów. Ale wszystkie te wartości można obliczyć metodą elementów skończonych, FEM. Jest ona stosowana w branży elementów złącznych od około 2000 roku, a dzisiaj korzysta się z niej większości badań nad gwintowanymi elementami złącznymi. Między innymi w artykule dra Satoshi Izumi w 2006 podano, że stopniowe luzowanie obrotowe występuje z mikropoślizgiem (bardzo mały, niewidzialny poślizg) silniej niż z makropoślizgiem (wyraźnym, widzialnym). Byłem bardzo zaskoczony, czytając po raz pierwszy artykuł, w którym twierdzono, że gdy mikropoślizg wystąpi nagle, wywołuje bardzo małe obrotowe luzowanie wynoszące 1 stopień na 1000 razy lub 1/1000 stopnia za jednym razem. Obrót o 1/1000 stopnia nie jest widoczny dla ludzkiego oka. Można go doskonale badać metodą elementów skończonych i stąd stwierdzono, że mikropoślizg powoduje luzowanie obrotowe. Poczułem, że mam problem! [śmiech] Wyniki te radykalnie naruszyły koncepcję krytycznej wielkości poślizgu.
Myślałem, że mikropoślizg prowadzi w naturalny sposób do zużycia ciernokorozyjnego, ale nie spodziewałem się, że może wywoływać luzowanie obrotowe. Wtedy nie miałem żadnych sposobów, aby to zbadać. Było to doświadczenie, które otworzyło mi oczy.”

Fakty: Mikropoślizg
Poślizg, który jest niewidoczny gołym okiem. Stopniowo zmniejszając siłę zacisku, ostatecznie może doprowadzić do widzialnego poluzowania obrotowego (makropoślizg). Siłę zacisku może zmniejszać również zjawisko osiadania i rozluźniania materiału. Grupa Nord-Lock opracowała podkładki serii X, które eliminują obie formy poślizgu. Dzięki wykorzystaniu efektu sprężynowania, przeciwdziałają one wszelkim rodzajom zmniejszania siły zacisku, a efekt klina zapobiega samoczynnemu luzowaniu śruby.

Fakty: Doctor Tomotsugu Sakai

• 1941 – urodzony w Okazaki City, Japonia
• 1979 – po pracy dla Toyota Motor Corporation uzyskuje tytuł doktora nauk technicznych, specjalizując się głównie w badaniach nad wytrzymałością i trwałością oraz projektowaniu różnych części samochodowych.
• 2001 – przechodzi do Toyota Techno Service Corp, gdzie zajmuje się edukacją i doradztwem technicznym w dziedzinie gwintowanych elementów złącznych.
• 2007 – odchodzi na emeryturę i zakłada Sakai Consulting Office on Bolted Joint Engineering, gdzie do dziś prowadzi edukację i doradztwo techniczne w dziedzinie mocowania śrubowego.