V Andy Marine veríme, že praktické výrobné znalosti sú jedným z najcennejších aktív budovaných v priebehu času.
V našej dielni sú inžinieri, špecialisti na výrobu a skúsení technici, ktorí roky pracovali s námorným hardvérom z nehrdzavejúcej ocele – od výberu materiálu a procesov odlievania až po konečnú úpravu a kontrolu kvality.
Mnohé z týchto poznatkov sa získavajú každodennými výrobnými skúsenosťami: pochopenie toho, prečo komponent zlyhá, ako fungujú rôzne materiály v námornom prostredí a na akých detailoch skutočne záleží pri vývoji spoľahlivého hardvéru.
Tieto praktické znalosti sa však často zdieľajú iba v rámci dielne a zriedka sa dostanú k zákazníkom, ktorí robia rozhodnutia týkajúce sa zdrojov a inžinierstva.
ROZHOVOR TECHNIKA je našou snahou zorganizovať tieto rozhovory a podeliť sa o skúsenosti s výrobou námorného hardvéru.
Prostredníctvom tejto série diskutujeme o materiáloch, výrobných procesoch, aspektoch dizajnu a skutočných lekciách z pohľadu výrobcu námorného hardvéru.
Dnešnú ENGINEER TALKS Ep.26 prezentuje Engineer Li, ktorý som napísal ja, redaktor.
Keď odpor stúpa, užitočným krokom je zastaviť
Nerezový spojovací prvok, ktorý sa voľne otáča počas prvej časti svojej dráhy a potom sa postupne ťažšie otáča, vám hovorí niečo o spoji, nie o krútiacom momente, ktorý ste doteraz používali. Inštinktom nástroja je pridať silu a usadiť upevňovací prvok. To je moment, keď malý dodatočný vstup môže zmeniť okrajovú zostavu na zaseknutú alebo na spojovací prvok, ktorý sa pri najbližšom servise nedá odstrániť.
Nepríjemnou časťou odierania nití je, že sa neoznamuje v osvedčení o kontrole. Nerezové spojovacie prvky, ktoré prejdú vstupnou kontrolou tvaru závitu, materiálu a mechanických vlastností, stále nemusia fungovať ako pár. Galling zvyčajne nie je defekt, keď sedíte na lavičke a čakáte na meranie; je to stav vytvorený počas montáže medzi dvoma povrchmi, z ktorých každý bol prijateľný sám o sebe.
Užitočnou reakciou na stúpajúci odpor je teda skôr rozhodnutie ako číslo: zastavte sa, prečítajte si dôkazy a potom sa rozhodnite, či by sa mal spoj znova zložiť, prepracovať alebo znovu špecifikovať. Pred prijatím tohto rozhodnutia je dobré vedieť, na ktorú z niekoľkých dosť odlišných podmienok sa pozeráte, pretože nie všetky si vyžadujú rovnakú akciu.
Štyri podmienky, ktoré sa prezentujú ako „neotočí sa“
Galling sa často používa ako univerzálny termín pre akýkoľvek nerezový závit, ktorý sa prestane otáčať. Najmenej štyri stavy existujú v nástroji podobným spôsobom a smerujú rôznymi smermi:
| Čo ukazuje nástroj a diely | Najprv skontrolujte | Čo nedokazuje | Ďalší krok |
|---|---|---|---|
| Prudko stúpajúci odpor čiastočne pri uťahovaní, s roztrhnutým, rozmazaným alebo preneseným kovom na bokoch | Zarovnanie a či sa stav trenia zhoduje so špecifikáciou zostavy | Že trieda je nesprávna alebo je spojovací prvok chybný | Zastavte sa, vytiahnite uzáver a pred čímkoľvek iným skontrolujte oba závity |
| Závit, ktorý nevstúpil čisto od prvej otáčky, s viditeľne posunutým bočným kontaktom | Či sa spojovací prvok začal kolmo k otvoru | Že na vine je materiál | Odstráňte upevňovací prvok, vyčistite závity elektródy a reštartujte zadaný spôsob |
| Medzi vláknami je drť, úlomky alebo vysušená zmes | Čistota závitu a prostredie montáže | Že návrh spoja alebo materiál je nesprávny | Vyčistite obidva závity a znova namontujte podľa špecifikácie |
| Spojovací prvok, ktorý sa pri inštalácii voľne otáča a neskôr sa nerozpadne, s produktmi korózie okolo spoja | Či bola zostava v prevádzke a aké sú na nej usadeniny | Ktorá z dvoch častí je zodpovedná | Zaobchádzajte s ním ako so zachytenou zostavou a pred použitím ďalšej sily ju posúďte |
Tieto kategórie sa v praxi prekrývajú. Nečistoty v závitoch nezmiznú, pretože časti sú tiež mierne nevyrovnané a kontaminácia je často skôr prekurzorom odierania než samostatným vysvetlením. Kategória je smer pre vyšetrovanie, nie diagnóza a nepovie vám, či je kĺb bezpečný na opätovné uvedenie do prevádzky.
Čo sa v skutočnosti deje: Opotrebenie lepidla, ktoré sa samo urýchľuje
Odieranie je forma silného adhézneho opotrebovania. Dva kovové povrchy v relatívnom pohybe sa dotýkajú iba vo svojich vysokých bodoch - nerovnostiach - a keď je závit utiahnutý, tieto kontaktné body sú súčasne zaťažené a posunuté. Film oxidu chrómu, ktorý udržuje nehrdzavejúcu oceľ pasívnu, je tenký a rýchlo sa znovu formuje na vzduchu, ale kĺzaním sa odstrihne na kontaktných bodoch a odkryje holý kov pod ním. Tam, kde postačuje kontaktný tlak a trecie teplo, ktoré ho sprevádza, môže odkrytý kov zvárať v pevnej fáze bez tavenia.
Dôsledkom nie je jemné zvýšenie trenia. Zvarové spoje sú často pevnejšie ako základný kov na oboch ich stranách, takže keď sa závit stále otáča, dôjde k poruche vo vnútri slabšieho základného kovu: materiál sa vytrhne z jedného povrchu a prenesie sa na druhý. Prenesené hrudky sú tvrdšie ako povrch, z ktorého pochádzajú. Zoškrabú protiľahlý bok, rozbijú jeho oxidový film, zvýšia lokálny tlak a vytvoria nové kontaktné body, ktoré sa môžu postupne zvárať. Poškodenie sa živí samo sebou, a preto sa odieranie javí skôr ako náhla zmena nástroja než ako postupné varovanie.
Špáry v skutočnom kontakte - dotýkajú sa iba vysoké body bokov
Posúvanie odreže ochranný oxidový film a odkryje holý kov
Miestny tlak plus trecie teplo zvára exponovaný kov (tuhá fáza)
Zvar je pevnejší ako základný kov: kov sa vytrhne a prenesie
Prenesené hrudky zoškrabú opačnú stranu - drsnejšie, horúcejšie, s vyšším tlakom
Viac holých kovov, viac zvárania: cyklus sa zrýchľuje
Z toho vyplývajú dva praktické dôsledky. Po prvé, tam, kde je uťahovanie riadené krútiacim momentom, zvyšujúci sa koeficient trenia znamená, že dosiahnutý krútiaci moment už nereprezentuje zamýšľanú zvernú záťaž: spoj môže vyzerať ako utiahnutý, zatiaľ čo jeho predpätie je nižšie, ako predpokladal návrh. Po druhé, v extrémnom prípade môže odpor voči ďalšiemu otáčaniu presiahnuť torznú pevnosť vonkajšieho závitu a upevňovací prvok zlyhá v skrútení namiesto toho, aby dosiahol svoje miesto. Hodnota krútiaceho momentu, ktorá dosiahne svoj cieľ, preto sama osebe nie je dôkazom, že kĺb je správne predpätý.
Prečo sú austenitické nehrdzavejúce nite obvyklým prostredím
Väčšina sťažností na odieranie sa týka oboch členov dvojice z nehrdzavejúcej ocele série 300 a dôvod nie je záhadný. Austenitické nehrdzavejúce ocele sú relatívne mäkké a tvárne, ich pasívny film je tenký a ľahko sa strihá počas kĺzania a odvádzajú teplo z trenia menej ochotne ako uhlíková oceľ, pričom súčasne vytvárajú väčšie trenie. Okrem toho sú materiály rovnakého typu a rovnakej tvrdosti vo všeobecnosti náchylnejšie na odieranie ako odlišné materiály – a skrutka 316 v tele so závitom 316 je presne taká dvojica. Povrchová úprava alebo povlak na jednom z členov má tendenciu pôsobiť v opačnom smere.
Výber materiálu je legitímnou súčasťou odpovede, ale nie je to vyhľadávanie. O triedach s vyššou tvrdosťou sa vo všeobecnosti uvádza, že lepšie odolávajú oderu a o mikroštruktúrach s viac ako jednou fázou alebo s rozptýlenými karbidmi, nitridmi alebo sulfidmi sa uvádza, že znižujú zváranie za studena medzi klznými povrchmi – v každom prípade podliehajúce odolnosti proti korózii, ktorá je v súlade s prevádzkovým prostredím, čo je pre námorné práce obmedzenie, ktoré zvyčajne rozhoduje o otázke. Typy voľného obrábania ilustrujú obchod: ich sulfidické inklúzie pôsobia ako tuhé mazivo pri klznom kontakte a ich korózne vlastnosti sa musia posudzovať samostatne.
Párovanie stupňov je niekedy prezentované ako liek proti odieraniu. Bežne uvádzaný príklad – skrutka 304 proti matici 316 – nie je spoľahlivý, pretože rozdiel v tvrdosti medzi nimi nie je nevyhnutne dostatočne veľký na to, aby zmenil výsledok. Trieda vlastností je citovaná rovnakým spôsobom a tam sa správy nezhodujú: niektoré práce naznačujú, že spojovacie prvky vyššej triedy 80 odolávajú oderu lepšie ako spojovacie prvky triedy 70, zatiaľ čo iné správy tvrdia, že práca za studena zvyšuje riziko. S publikovanými dôkazmi smerujúcimi do dvoch smerov nie je ani párovanie stupňov ani trieda vlastností základom pre výber spojovacieho prvku len na základe odolnosti voči zadretiu. Tam, kde je otázka kritická pre spoj, patrí do špecifikácie a môže byť vyriešená skúškou na skutočnej montáži.
Premenné, ktoré môžete ovládať
Výber triedy je jedna páka a zvyčajne najmenej pohyblivá, keď je výrobok vo výrobe. Nižšie uvedené premenné sú v rukách výrobných, nákupných a montážnych funkcií a práve v nich je možné podstúpiť väčšinu rizika.
Kvalita závitu a otrepy
Bežne sa uvádza, že závity tvarované valcovaním sú menej náchylné na odieranie ako opracované alebo rezané závity, pretože povrch je hladší a tok zrna sleduje tvar závitu namiesto toho, aby sa cez neho prerezával – hoci aspoň jeden zdroj nehrdzavejúcej suroviny spochybňuje výhodu tvarovania za studena v materiáli série 300, takže ide skôr o hlásenú tendenciu ako o skutočné pravidlo a nenahrádza to hodnotenie.
Konzistentnejšia medzi zdrojmi je úloha poškodenia a geometrie. Zárezy, zárezy, švy, preliačiny materiálu a otrepy tvoria vysoké body, ktoré začínajú cyklus, a preto je závit s viditeľným poškodením alebo taký, ktorý neprejde cez svoju mierku prechodu, varovným signálom: interferencia pridáva prevládajúci krútiaci moment v prednej časti uťahovacej krivky a poškodená geometria sa môže začať odierať v blízkosti. Jemné nite sa pri manipulácii ľahšie zarezávajú a vyžadujú väčšiu rotáciu pri rovnakom zaťažení svorky, a preto sa s nimi vo všeobecnosti zaobchádza ako s väčšou náchylnosťou na zadieranie ako s hrubými niťami. Na oboch koncoch záleží aj na povrchovej úprave: povrchová úprava, ktorá je príliš hladká a povrchová úprava, ktorá je príliš drsná, sa uvádza ako menej priaznivé než kontrolovaná úprava strednej triedy.
Manipulácia a balenie patria do tej istej konverzácie. Ťažké nerezové spojovacie prvky spadnuté alebo zhodené spolu v nádobe majú vrúbkované závity a vrúbkovanie je dráždivým podnetom. Prichádzajúce kontroly, ktoré môže kupujúci zaviesť, sú jednoduché: utrite niť handričkou a všimnite si, či sa nezasekáva, skontrolujte bok pri malom zväčšení, potvrďte čistotu a aplikujte meradlo a akceptačné kritériá, ktoré uvádza špecifikácia nákupu, a nie improvizovaný štandard.
Zarovnanie a spôsob spustenia upevňovacieho prvku
Spojovacie diely by mali byť pred konečným utiahnutím zarovnané tak, ako to montáž umožňuje. Tam, kde je zarovnanie zlé, je bočný kontakt obmedzený na dva malé oblúky na opačných stranách závitu, takže rovnaká uťahovacia práca sa sústreďuje na zlomok zamýšľanej kontaktnej plochy a podľa toho sa zvyšuje lokálna teplota a tlak. Ručné naštartovanie upevňovacieho prvku, aby ste sa uistili, že zapadol kolmo, pred použitím akéhokoľvek elektrického náradia, zabráni tomu, aby sa tento stav zabudoval pri prvom otočení. Či je možné použiť závit na stiahnutie stohu dielov k sebe a ako sa má začať upevňovač, sú položky pre špecifikáciu zostavy; dôvod, prečo tieto položky existujú, je práve opísaná kontaktná geometria.
Rýchlosť montáže a trecie teplo
Väčšina práce vynaloženej na závitový spoj ide skôr do prekonania trenia ako do zaťaženia svorky a na bokoch sa táto energia ukladá do malého objemu kovu. Prevažná časť upevňovacieho prvku môže zostať chladná, zatiaľ čo povrch zaťaženého boku je oveľa teplejší ako časť ako celok a vyššia rýchlosť inštalácie zvyšuje generované teplo a riziko nadmerného utiahnutia. Toto je základ štandardnej dielenskej rady, aby sa nerezové spojovacie prvky zasúvali pomalšie ako spojovacie prvky z uhlíkovej ocele rovnakej veľkosti a aby sa namiesto hodín sledoval uťahovací moment. Zaisťovacie prvky si zaslúžia rovnakú pozornosť: prvky s prevládajúcim krútiacim momentom pridávajú axiálne zaťaženie, keď zaberajú, čo pridáva koniec práce navyše v prednej časti uťahovacej krivky a mení stav trenia spoja.
Schválené mazanie a kontrola trenia
Kontrola trenia je rozhodnutím dizajnu, nie voľbou spotrebného materiálu. Pridanie maziva alebo zmena povlaku alebo pokovovania zmení vzťah medzi krútiacim momentom a napätím spoja a špecifikovaný uťahovací moment sa musí prehodnotiť vždy, keď k tomu dôjde – hodnota krútiaceho momentu suchého závitu sa neprenáša na mazaný závit a použitie pevného percentuálneho zníženia na pôvodnú hodnotu nie je náhradou za jeho opätovné určenie.
Ktoré mazivo alebo náter je prijateľný, závisí od prevádzkového média, teploty, materiálov, ktoré sú v kontakte, galvanických účinkov a súhlasu výrobcu spojovacích prvkov. Pri námorných prácach sa oplatí zaznamenať dve upozornenia: zlúčeniny obsahujúce grafit môžu podporovať galvanickú koróziu nehrdzavejúcej ocele a majú tiež obmedzenia pri vysokých teplotách, takže ich použitie treba skôr odôvodniť, než predpokladať; a mastnota, ktorá vyschne, popraská alebo nezmáča povrch, môže zanechať kapsu, kde sa hromadí voda, čo je samo o sebe štrbinový stav. Povlaky aplikované dodávateľmi – voskové, PTFE alebo molybdén-disulfidové systémy – sa široko používajú na nehrdzavejúcich spojovacích materiáloch a pri výrobe sa ľahšie kontrolujú ako mazivo aplikované na pracovnom stole. Neexistuje jediný prípravok proti zadretiu, ktorý by vyhovoval každému kĺbu, a tento článok ho zámerne neodporúča.
Krútiaci moment, trenie a predpätie
Univerzálna tabuľka uťahovacích momentov pre nerezové spojovacie prvky neexistuje a dôvodom je skôr štrukturálna než medzera v literatúre. ISO 3506, norma triedy vlastností nehrdzavejúcich spojovacích prvkov, poskytuje skôr minimálny krútiaci moment než uťahovací moment; publikované referenčné tabuľky pre nehrdzavejúce spojovacie prvky sú vypočítané na základe uvedených predpokladov o stave povrchu a mazaní a ich vydavatelia ich opisujú skôr ako návod než ako špecifikáciu, pričom skúšky sú uvedené pre kritické aplikácie. Montážny moment pre daný spoj sa preto musí stanoviť voči upevňovaciemu prvku, geometrii spoja a stavu trenia, ktorý bol preň skutočne špecifikovaný – a znova skontrolovať, keď sa ktorýkoľvek z nich zmení.
Kedy zastaviť a vyšetriť
- Zastavte, keď odpor stúpne skôr, ako sú časti tvárou v tvár.Nepridávajte krútiaci moment a nesiahajte po nárazovom nástroji na prerazenie upevňovacieho prvku cez prekážku. Nárast odporu je informácia o kĺbe, nie prekážka, ktorú treba poraziť.
- Vytiahnite uzáver a pozrite sa na obe vlákna.Všimnite si roztrhnutý, rozmazaný alebo prenesený kov, brúsny alebo úlomok, vysušenú zmes a produkty korózie. Skontrolujte, či spojovací prvok začal kolmo a či boli diely zarovnané.
- Zoraďte nález do vyššie uvedených kategórií a majte na pamäti prekrývanie.Zaseknutá zostava, ktorá bola v prevádzke, je odlišný prípad od spojovacieho prvku, ktorý sa zasekol pri prvej montáži, a ani jeden vám sám o sebe nepovie, ktorý člen z dvojice je zodpovedný.
- S poškodenými časťami zaobchádzajte ako s poškodenými.Akékoľvek upevňovacie prvky alebo teleso so zadretými závitmi by mali byť posúdené podľa pokynov výrobcu a kvalifikovaným personálom. Vlákno, ktoré bolo upravené, zapilované alebo inak prepracované na mieste, by sa nemalo vrátiť do kritického nosného spojenia.
- Zaznamenajte, čo sa zistilo, s podmienkami.Stav trenia, použité nástroje a rýchlosť, stav zarovnania a čísla dielov umožňujú nasledujúcej montáži vyhnúť sa rovnakému výsledku. Zásah bez tohto záznamu má tendenciu sa opakovať pri ďalšej dávke.
Čo uviesť v špecifikácii nákupu a montáže
Väčšinu vyššie popísaného rizika možno presunúť z montážnej pozície do dokumentu. V prípade nerezového hardvéru so závitovými pripojeniami sa oplatí zaznamenať tieto položky:
- Tvar závitu, priemer, stúpanie a trieda tolerancie, uvedené skôr pre oboch členov dvojice ako pre samotnú skrutku.
- Materiálová a majetková trieda oboch členovvrátane vzťahu tvrdosti medzi nimi, kde je známe, že spoj je citlivý na zadretie.
- Kritériá kvality a prijatia vlákna— meradlo alebo metóda kontroly, požiadavka na čistotu a limity otrepov a poškodenia dohodnuté pred zadaním objednávky.
- Požiadavky na balenie a manipuláciuktoré chránia hotové vlákna pri preprave, skladovaní a zostavovaní.
- Zamýšľaný stav trenia: suché, pokovované, voskované alebo potiahnuté, ktoré mazivo alebo náter je schválený a kto ho aplikuje.
- Spôsob uťahovania: rýchlosť pohonu, krútiaci moment na sedenie, poradie a počet stupňov, ako sú definované v špecifikácii zostavy, spolu so základom, na ktorom bol stanovený vzťah krútiaceho momentu a predpätia.
- Vysledovateľnosť, takže zaistenú zostavu možno spätne vysledovať k dávke a zmene špecifikácie.
Nič z toho nie je špecifikácia pre konkrétneho dodávateľa. Ide o to, že kvalita závitu, čistota a stav trenia môžu byť zapísané a overené a že ich ponechanie implikuje to, čo premieňa obyčajnú otázku montáže na argument o záruke.
Diskusia o požiadavkách na upevnenie so závitom
Ak špecifikujete alebo získavate nerezový námorný hardvér so závitovými spojmi, pošlite nám výkres komponentu, zostavu, ku ktorej patrí, a podmienky trenia a krútiaceho momentu, ktoré definuje vaša špecifikácia. Môžeme porovnať požiadavky na závit a materiál v porovnaní s aplikáciou a prediskutovať, čo je potrebné zaznamenať v objednávke, aby sa spoj pri montáži a ďalšom servise správal podľa plánu.
