Jest wiele metod dokręcania połączeń śrubowych. Najczęściej odbywa się to poprzez korzystanie z kluczy płaskich lub oczkowych, które monter na wyczucie dokręca ręką.
W wyniku oporu na kluczu użytkownik ocenia, czy połączenie śrubowe zostało odpowiednio dociągnięte. Jak możemy się wszyscy domyślać, metoda ta nie może być niezawodna.

W przypadku połączeń gdzie należy zagwarantować odpowiednie naprężenie wstępne (np. mocowanie formy wtryskowej, dokręcanie głowicy agregatu wtryskowego) do gry wchodzą tylko nowoczesne metody, jak dokręcanie kluczem dynamometrycznym.

Moment dokręcania (Rysunek 1) jest to siła, podana jako niuton x metr (N•m), osiągana na końcu ramienia dźwigni i wytwarzająca odpowiednie naprężenie wstępne w złączu śrubowym.

Na moment dokręcania śruby składają się moment dokręcania gwintu i moment tarcia na powierzchni oporowej (łba śruby lub nakrętki).

Rysunek 1 pokazuje, jak w przypadku złącza w postaci śruby z nakrętką
łączone są (ściskane) dwie płyty poprzez dokręcenie nakrętki. Za wywołaną przez to w śrubie siłę rozciągającą odpowiedzialny jest kąt wzniosu linii śrubowej gwintu. Dzięki sile rozciągającej powstaje naprężenie. To naprężenie wstępne ma decydujące znaczenie dla optymalnego połączenia gwintowego. Dlaczego? Optymalnie dokręcone złącze śrubowe wywołuje wystarczający opór, aby się nie poluzować.

W przypadku zbyt małego naprężenia wstępnego złącze śrubowe mogłoby drgać lub poluzować się. W przypadku zbyt dużego naprężenia wstępnego istnieje niebezpieczeństwo, że złącze śrubowe pęknie. Optymalne naprężenie wstępne osiąga się za pomocą właściwego momentu dokręcenia. Każde połączenie śrubowe posiada określony moment dokręcenia (Wartości momentów dokręcania) dla różnych zastosowań w zakresie mocowania.
Uwzględniając te wartości złącze śrubowe może być dokręcone pewnie, jako dobrze działające i ekonomiczne pod kątem określonego naprężenia wstępnego.

Jak mierzy się moment skręcający?
Moment skręcający wyznaczamy jako iloczyn siły „F” przyłożonej do ramienia obracającego się wokół punktu obrotu i długości tego ramienia „L”.
Wzór matematyczny: Moment skręcający MA = siła F x ramię L.

Przykład:
Na Rysunku 2 występują dwa przypadki powstawania momentu skręcającego w wyniku działania siły F na ramieniu L.

1. MA = F x L = 20 N x 1 m = 20 Nm (Niutonometr)
2. MA = F x L = 20 N x 2 m = 40 Nm

Oznacza to, że moment skręcający oddziałujący na element mocowany będzie się zmieniał, gdy zmieniać się będzie miejsce uchwytu klucza.
Na Rysunku 3 wskazane jest miejsce uchwytu w większości kluczy dynamometrycznych tj. rękojeść.

Klucz dynamometryczny to narzędzie precyzyjne o które należy dbać i którym należy się w odpowiedni sposób posługiwać.
W związku z powyższym:

1. NIGDY nie odkręcać połączeń śrubowych kluczem dynamometrycznym.
2. NIGDY nie używać uszkodzonego klucza dynamometrycznego.
3. Przed użyciem ZAWSZE sprawdzać, czy klucz dynamometryczny, zwłaszcza czworokąt i obudowa, a także akcesoria nie są uszkodzone.
4. ZAWSZE odciążać klucz dynamometryczny NATYCHMIAST po usłyszeniu odgłosu kliknięcia.
5. ZAWSZE obracać klucz dynamometryczny zgodnie z wyznaczonym kierunkiem obrotów. Zwrócić uwagę na strzałkę kierunku obrotów.
6. Po użyciu, klucz dynamometryczny ZAWSZE ustawiać na najmniejszą wartość – Rysunek 4.
7. ZAWSZE chwytać klucz dynamometryczny na środku uchwytu.
8. ZAWSZE transportować klucz dynamometryczny w opakowaniu chroniącym przed uderzeniami.

Wszystkich zainteresowanych zaprasza również do zapoznania się z wpisem dotyczącym uszkodzeń gwintów w stołach wtryskarek, który jak się pewnie domyślacie, powiązany jest dosyć mocno z opisanymi tutaj momentami dokręcania.

Artykuł Klucz dynamometryczny – moment dokręcania pochodzi z serwisu ASCONS.

Eliminacja wady

Możliwe przyczyny i środki zaradcze:

1. zanieczyszczenie materiałem niekompatybilnym z materiałem bazowym (np. ABS z PP, PE z PS) (Rysunek 3) lub barwników i koncentratów nie łączących się ze sobą, o różnych lepkościach i temperaturach przetwórstwa:
   • oczyścić cylinder wtryskowy, podajnik, system podawania i suszenia z tworzywa niekompatybilnego z materiałem bazowym,
   • zastosować odpowiedni materiał pozbawiony zanieczyszczenia,
   • dbać o dokładną segregację tworzyw podczas składowania i mielenia,
   • stosować dedykowane młyny lub dokładnie czyścić przy zmianie materiału,

     

     

2. nadmierne ścinanie zimnego stopu spowodowane wtryskiem w bardzo wychłodzoną formę. W przypadku tworzy częściowo-krystalicznych mogą powstawać warstwy o różnej budowie krystalicznej. W przypadku tworzyw amorficznych może dojść do oddzielania się od stopu – pigmentów, dodatków:
   • zmniejszyć prędkość wtrysku,
   • podwyższyć temperaturę formy,
   • obniżyć temperaturę tworzywa,
3. stosowanie środków antyadhezyjnych (ułatwiających rozdzielanie) lub poślizgowych:
   • zmienić rodzaj stosowanego środka,
   • zaprzestać stosowania.

Rozwarstwienia wypraski – co zrobić gdy do pomieszania tworzyw już doszło?

Jest to niewątpliwie duża strata, tym większa im większa jest ilość zainfekowanego materiału.
Możemy sobie radzić na kilka sposobów:

1. stosując zasadę różnicy gęstości (flotacja). Przykładowo PP ma gęstość ok. 0,95 g/cm³, ABS ma gęstość ok. 1,05 g/cm³ co możemy wykorzystać zanurzając oba materiały w wodzie.
   PP będzie pływał, ABS zatonie.
   Uwaga: dodatki do tworzyw sztucznych (np. włókno szklane, talk itd.) mają wpływ na gęstość materiału.
2. dodając do mieszaniny tzw. kompatybilizator, który posłuży jako łącznik tworzyw niekompatybilnych.
   Metoda często stosowana przez zakłady recyklingu. W ten sposób możemy poprawić właściwości mechaniczne wtryskiwanego elementu i ułatwić jego wtryskiwanie.
   Typowym zastosowaniem jest wykorzystanie regranulatów kompatybilizowanych mieszanin polimerowych jako wewnętrznego rdzenia w nowych wyrobach.
3. odsprzedać jako źródło paliw alternatywnych.
   Tworzywa sztuczne mogą być bardzo dobrym źródłem energii np., w procesach metalurgicznych, w warunkach utleniających, tworzywa mogą ulegać spalaniu z wydzielaniem energii cieplnej. Tworzywa sztuczne i guma dzięki wysokiej zawartości węgla mogą pełnić rolę nawęglaczy. Przykładowo surowy polietylen o dużej gęstości (HDPE), zastosowany w roli nawęglacza wprowadza do kąpieli większą ilość węgla niż koks.
   Wartość opałową tworzyw sztucznych szacuje się w przedziale 40-46 MJ/kg.

Jeżeli interesują Cię wady wyprasek to koniecznie zapoznaj się z innymi wpisami na blogu np. ślady po wypychaczach, niedolew oraz przypalenie.

Artykuł Rozwarstwienia wypraski pochodzi z serwisu ASCONS.

Możemy wybierać spośród wielu konstrukcji, które umożliwiają m.in. dopasowanie łapy do grubości płyty mocującej lub wyciągnięcie łapy bez całkowitego odkręcenia śruby.

Bardzo często stosując łapy mocowane za pomocą śrub, pojawia się problem z jakością gwintów w stołach maszyny, które niewątpliwe pogarszają się z każdym przezbrojeniem, tym bardziej, jeżeli takie przezbrojenie jest wykonywane przez pracownika z niewielkim doświadczeniem lub z powodu braku wiedzy w tej istotnej kwestii.

To właśnie uszkodzone gwinty na maszynach wtryskowych skłoniły mnie do szerszego opisania zasad jakimi powinniśmy się kierować mocując formę za pomocą łap i śrub.

Podstawowymi parametrami określającymi śruby są: skok i średnica (Rysunek 2).

Śruba, oprócz skoku i średnicy (M16, M24 itp.) posiada również swoją klasę wytrzymałości, którą określa się dwucyfrowym symbolem np. 8.8, 12.9 itp.

Klasa wytrzymałości

Jak interpretować klasy wytrzymałości opiszę na podstawie klasy 12.9:

• Pierwsza cyfra to wartość granicy wytrzymałości na rozciągnie Rm (12 x 100 MPa = 1200 MPa).
• Druga cyfra to wartość granicy plastyczności Re ujęta w stosunku procentowym względem wytrzymałości na rozciągnie Rm (9 x 0,1 x 1200 MPa = 1080 MPa).

Co oznacza, że śruba w moim przykładzie ma wytrzymałość na rozciąganie Rm = 1200 MPa oraz granicę plastyczności Re = 1080 MPa.

Granica plastyczności Re – to wartość naprężenia, po przekroczeniu którego śruba zacznie się plastycznie rozciągać tzn. jeśli obciążenie jest mniejsze od tej wartości to śruba będzie się elastycznie rozciągać, po czym po zdjęciu obciążenia powróci do swojej długości pierwotnej.

Granica wytrzymałości Rm – to naprężenie jakie może przenieść śruba odkształcając się plastycznie aż do całkowitego zerwania.

Do zamocowania formy wtryskowej do stołu maszyny niezbędny jest również moment dokręcania, gdyż tylko właściwe naprężenie wstępne zapewnia niezawodny montaż:

• Zbyt słabe naprężenie wstępne: ryzyko obluzowania i odkręcenia się śruby.
• Zbyt mocne naprężenie wstępne: ryzyko deformacji części łączonych lub zerwania śruby/gwintu.

Naprężenie wstępne (Fo) – jest to siła wyrażana w Newtonach wywierana na części łączone w trakcie dokręcania śruby.

Moment dokręcania (Cs) – jest to iloczyn wektorowy siły i długości ramienia, do którego ta siła została przyłożona;

Moment (Nm) = siła (Newton) x długość ramienia (metr)

W celu określenia jakim momentem dokręcić daną śrubę korzysta się z tabeli momentów dokręcania (Rysunek 4).

Momenty dokręcania obliczane są na 85% granicy plastyczności.

Na przecięciu średnicy i klasy wytrzymałości podany jest moment dokręcania (Cs) w Newtonometrach (Nm). W poniższym przykładzie jest to 36 Nm na śrubie.

Głębokość wkręcania śruby w stół wtryskarki

Uwaga:

Bezwzględnie należy zwracać uwagę na długość śruby, która musi być wkręcona na co najmniej 1.5 D (D – średnica gwintu) w stół maszyny (Rysunek 5). Z drugiej strony – za długa śruba może dojść do końca otworu gwintowanego i uniemożliwić prawidłowe zamocowanie formy.

Bardzo wiele osób popełnia nadal dużo błędów w tej z pozoru prostej czynności. Mam nadzieję, że przeczytanie tego artykułu poszerzy Waszą wiedzę i umożliwi efektywne przezbrajanie narzędzi na wtryskarkach bez uszkodzonych gwintów przez długie lata.

Artykuł Uszkodzenia gwintów w stołach wtryskarek pochodzi z serwisu ASCONS.