Csavarok

A csavar szerkezeti elemek oldható összekapcsolására, vagy rögzítésére, illetve valamilyen mozgatható alkatrész pozicionálására, vagy tömítésre, vagy feszítésre használatos menetes alkatrész. A csavar felfogható, mint szabványosított gépelem, amely a gépekben függetlenül a gép fajtájától azonos feladatot képes ellátni. A csavar egy egyszerű gép, melyet egy henger palástjára feltekert lejtőként és – leggyakrabban – egy valamilyen fejjel rendelkező gépelemként a legkönnyebb elképzelni.

A csavar alkalmas az erő nagyságát, irányát megváltoztatni oly módon, hogy egy adott alkatrészt lényegesen kisebb erővel mozgathassunk meg hosszabb munkavégzési út megtételével.

A csavarok egyik fő jellemzője az áttétel, amely kifejezi egy teher súlyát és az azt egyensúlyban tartani képes erő viszonyát.

A csavar tengelyirányú mozgatását a csavarfej biztosítja, leggyakrabban különböző síklapokkal (pl. hatlapfejű csavar) vagy különféle hornyokkal (pl. belsőkulcsnyílású-, TORX hornyos-, stb. csavarok), melyek segítségével a megfelelő nyomatékot lehet kifejteni a szereléshez.

A csavarokat sokféleképpen csoportosíthatjuk:

Leggyakrabban a menetes szárhoz kapcsolódó:

1. a csavarok fej formája szerint lehetnek: hatlapfejű, d-fejű, süllyesztett fejű, lencsefejű, kalapácsfejű, d-fejű, peremes d-fejű, peremes hatlapfejű csavarok stb., de létezik fejnélküli csavar is pl. mosdórögzítő (fa-fém csavar, vagy a menetes rúdak, vagy a fogópár (összekötő) csavarok, vagy a szelemen csavarok, vagy palacsavarok, hernyócsavarok stb., de a csavarokat kategórizálhatjuk még számos egyéb más módon is: pl.:
2. a csavarok menetük szerint lehetnek: metrikus-, Whitworth, fűrész, trapéz-, collos-, lapos-, zsinór-, lemez-, famenet, egybekezdésű, többbekezdésű, balmenetes, jobbmenetes, külső-, belső menet, stb.
3. a csavarok anyaguk szerint lehetnek: acél, sárgaréz, korrózióálló, saválló, alumínium, hőálló, műanyag, stb.
4. a csavarok szilárdságuk szerint lehetnek: 5.6-os, 8.8.-as, 10.9-es, 12.9-es, 17 H-s, 22 H-s, 200 HV-s, 400 HV-s, stb.
5. a csavarok előállításuk szerint lehetnek: képlékeny alakítással, forgácsolással előállított, stb.
6. a csavarok szabványosságuk szerint lehetnek: szabványos, nem szabványosított
7. a csavarok csavarfelület bevonata alapján lehetnek: horganyzott, feketített, sárgahorganyzott, dacromet, tűzihorganyzott, stb.
8. a csavarok menetemelkedésük alapján lehetnek: normál-, finommenetű
9. a csavarok a menetszár- és a menethossz viszonya szerint lehetnek: tövigmenetes-, részmenetes
10. a csavarok a horony alapján lehetnek: egyenes hornyú, kereszthornyos, belsőkulcsnyílású, torxos, stb.
11. a csavarok funkciójuk alapján lehetnek: kötőcsavarok, mozgató csavarok, tömítő csavarok, állítócsavarok, feszítőcsavarok, stb.

CSAVARKÖTÉS

A csavarkötés egy oldható kötés, mely a csavarmenet – és ha van a csavarfej – felfekvő felületein fellépő súrlódási erő segítségével valósul meg. A szükséges súrlódási erők létrehozásához kellő nagyságú előfeszítő erőre van szükség, amelyet a meghúzási nyomaték segítségével hoznak létre.

A csavarkötés leggyakrabban csavarból és a csavarral méretben megegyező csavar anyából és alátétből áll. A csavarkötés része lehet még a csavarbiztosítás is. (pl. koronás anya sasszeggel, vagy rugós alátét, vagy fogazott alátét, vagy Nordlock alátétek stb.)

A csavarkötés lényege

az összefogni kívánt alkatrészek szükséges „összeszorítása” az azokat egymástól eltávolítani akaró erőkkel szemben, mely erők a csavart a csavarkötésben leggyakrabban húzásra / vagy nyírásra, csavarásra, kifáradásra stb. / veszik igénybe. A csavarok minőségét leggyakrabban ún. szakító próbával ellenőrzik, melynek során a szabványban megadott – reprezentatív mintából kivett csavarból készített próbatestet – szakítógéppel elszakítják. A szakító diagramm kiértékelésével lehet aztán egyértelműen eldönteni, hogy a csavar megfelelő-e vagy nem.

A csavarkötések meghibásodása

A csavarkötések meghibásodását általában a csavarfeszültség lecsökkenése, a lazulás és/vagy a korrózió okozza. A csavarfeszültség lecsökkenésének fő oka a relaxáció és az önkioldás. A relaxáció a csavarfeszültség változásának eredménye, mely a szorítóerő csökkenését eredményezi.

Ezt az alábbiak okozhatják:
1. Megereszkedés – egymáson felfekvő alkatrészek érdes felületei nyomás hatására kisimulnak
2. Megfolyás – amikor az alkatrészek felületein jelentkező felületi nyomás meghaladja azok anyagának nyomószilárdságát, például felülettömítések szerelésekor.

Az önkioldást dinamikus terhelésváltozások (fáraszták) okozzák, mint például a vibráció vagy a hőmérséklet változása. Nem megfelelő előfeszítő erő rosszul összeillesztett alkatrészek lehetővé teszik a relatív elmozdulásokat, melyek növelik az önkioldás kockázatát. Ezek a terhelésváltozások rövid ideig tartó súrlódáscsökkenést okoznak, mely következtében az anya elfordul, kilazul. Ezen nagyon kis mozgások hatására végül bekövetkezik a csavarkötés meglazulása.

Míg a relaxációt csak konstrukciós változtatással tudjuk megelőzni, mint az l/d viszony módosítás vagy nagyobb rugalmasságú anyagok alkalmazása, addig az önkioldás különféle csavarrögzítési módszerek alkalmazásával megelőzhető.

A CSAVAROK TŰZIHORGANYZÁSA

Acél tömegtermékek – pl. csavarok – horganyzására többféle eljárás is létezik. Ezen eljárásoknak közös célja korróziós és/vagy technikai védelem illetve esztétikai célú lehet. Ezen eljárások közül az egyik legfontosabb és széleskörben elterjedt a tűzihorganyzás. Tűzihorganyozni csak ötvözetlen vagy gyengén ötvözött acélokat lehet.

A tűzihorganyzás menete:

a munkadarab teljes zsírtalanításöblítéspácolás (felület vas-oxid mentesítése)hidegvizes öblítésflux-fürdőbe mártás (sóréteg felületre tapadása)szárítás (120 celsiuson 20-30 percig)

Tűzihorganyzás: kb. 450 celsius hőmérsékeltű fémolvadékba mártják a munkadarabot ahol a két közeg között egy kétirányú (kölcsönös) diffúzió eredményeként jön létre a vas felületén egy inhomogén többfázisú termodiffúziós réteg

A létrejött tűzihorganyzott munkadarabon a horganyrétegek kohéziós kötéssel kapcsolódik a munkadarabhoz. Az elkészült réteg vastagsága a tűzihorganyzás technológiájától függően változhat.

Rozsdamentes (inox) és saválló csavarok (A2, A4)

A rozsdamentes csavarok alapanyaga egy minimum 10,5% krómot és maximum 1,2 % szenet tartalmazó acélötvözet. Több mint 200 féle minőségben létezik. Ötvözött acélnak nevezzük mindazokat az acélokat, amelyek a karbonon kívül más ötvözőelemeket is tartalmaznak (pl. króm, szilícium, mangán, nikkel stb.). Az ötvözés célja az acél alapvető tulajdonságainak megváltoztatása szilárdság, kopásállóság, korrózióállóság.

A rozsdamentes csavar nevével ellentétben képes a rozsdásodásra és a foltosodásra különösen alacsony oxigéntartalmú, magas sótartalmú vagy nem szellőző körülmények között.

A rozsdamentes acélok négy fő csoportja:

Ausztenites acélFerrites acélMartenzites acélAusztenites-ferrites acél (duplex)

A rozsdamentes csavarok fő alapanyaga az ausztenites acél. Széles körben elterjedt, a legnagyobb korrózióálló képességgel rendelkezik, jól alakítható, szívós, nem mágnesezhető, jól hegeszthető. Főleg háztartási eszközök, tartályok, csövek, edényekhez használt csavarok alapanyagául szolgál.

A ferrites rozsdamentes acél tulajdonságai nagyban hasonlítanak a lágy acél tulajdonságaihoz, de a magasabb krómtartalma miatt jóval jobb a korrózióállósága.

Alkalmazzák: vegyipari, légtechnikai, építészeti csavarokhoz.

A martenzites rozsdamentes acél 11-13% krómot tartalmaz. Mérsékelt a korrózióállósága. Alkalmazzák ecetsavas, olajsavas, nitrátok és lúgok környezetében alkalmazott csavarokhoz.

Az ausztenites-ferrites acél (duplex) korrózióálló acélnak ferrites és ausztenites rács szerkezete van. Kiemelkedően alkalmas nyomás alatti berendezések és eróziós környezetben működő gépek alkatrészeinek, csavarjainak anyagául. Alkalmazzák petrokémia, papír-, cellulóz-, hajóépítő ipar kötőelemeinél.

A csavar korrózióállóságának alapja a felületén képződő passzív réteg, melynek stabilitása a krómtartalom növelésével (és molibdén hozzáadásával) jelentősen fokozható. A passzivitást a csavar felületén keletkező vékony fémoxid-hidrát réteg biztosítja, amelyben az alapanyaghoz képest feldúsul a króm. A képződött réteg hosszú ideig képes egyensúlyt fenntartani a környezetével, ezáltal más közeg számára nem vagy csak nehezen átjárható. Az egyensúlyi állapot elérésével a csavar korrózió elhanyagolhatóan kismértékű lesz. Ha megfelelő vastagságú passzív réteg nem tud kialakulni, vagy a képződött réteg valahol átszakad, esetleg teljesen megsemmisül, fennáll a csavar korróziójának veszélye.

A csavar korrózióállósága annál biztosabb minél homogénebb eloszlású az acélban a króm és molibdén molekulák eloszlása, azaz sehol nem alakul ki krómban és molibdénben szegény, nemfémes fázis.

A korróziók fajtái:

kristályközi korróziólyuk korróziórés korróziófeszültség korróziókifáradási korrózióérintkezési korrózió

A rozsdamentes csavarok (A2) főleg a fürdőszobákban, élelmiszeripar, kórházakban, autóiparban, kerti szerszámoknál, sörfőző berendezéseknél alkalmazzák. Az A2-es csavarok alapanyaga 8-13% nikkelt és 17-20% krómot tartalmaznak.

A saválló (A4) csavarok 10-14% nikkelt, 16-18,5% krómot és 2-3% molibdént tartalmaznak. Alkalmazási területei textilipar, vegyipar, tengeri körülmények, borkádak, csatornázás, szivattyútelepek.

A korrózióálló csavar jelöléseinek értelmezése:

A2-70 jelentése:ausztenites rozsdamentes kötőelem700 N/mm szakítószilárdság

A4-80 jelentése:ausztenites saválló kötőelem800 N/mm szakítószilárdság