Jak wybrać elementy złączne, które maksymalizują żywotność złożenia
Autor: Christie Jones, Dyrektor ds. marketingu
Elementy złączne są zazwyczaj najmniejszymi i najtańszymi komponentami w złożeniu. Mimo że zazwyczaj utrzymują cały zespół w całości, często są pomijane aż do końca procesu projektowania. Pomimo tego jak bardzo elementy złączne są ważne, projektanci zazwyczaj nie przechodzą formalnego szkolenia z zakresu mechaniki mocowania i łączenia. (Nie jest to coś, o czym chciałbyś myśleć podczas następnego lotu samolotem).
Złożenie można utrzymać w całości na wiele sposobów: za pomocą śrub, nitów, wkrętów i kołków (to tylko kilka przykładów). Metody te można podzielić na dwie kategorie: (1) metody, które wymagają dwóch elementów lub dwóch czynności operacyjnych, aby utrzymać złożenie w miejscu; oraz (2) metody, w których elementy są samozabezpieczające. Wyzwaniem dla projektanta jest wybór metody, która zapewnia najwyższą jakość połączenia i jego trwałość przy najniższych kosztach produkcji. W wielu zastosowaniach najlepszym rozwiązaniem jest kołek samozaciskowy. Trudność polega na wyborze odpowiedniego kołka o odpowiedniej wytrzymałości i elastyczności do danego zastosowania. Z technicznego punktu widzenia, gdy przyłożone jest obciążenie, coś musi się poddać: kołek, otwór lub element złożenia. Zbyt sztywny kołek powoduje wydłużenie otworu, w którym jest zamocowany, co ostatecznie prowadzi do uszkodzenia złożenia. Zbyt elastyczny kołek ulega zmęczeniu pod wpływem obciążenia dynamicznego.
Solid Pins
Kołki lite występują w wielu różnych formach. Przykłady: kołki ustalajace, kołki radełkowane i kołki rowkowane. Ogólnie kołki lite są mocne i stosunkowo nieelastyczne. Nie pochłaniają one wstrząsów i obciążeń dynamicznych, ale raczej przenoszą je na elementy współpracujące. Chociaż istnieje wiele zastosowań, w których kołek ten jest skutecznym rozwiązaniem, w wielu zastosowaniach należy dokładnie zbadać siły dynamiczne. Na przykład powszechnie uważa się, że kołki lite są najlepszym rozwiązaniem w zastosowaniach wymagających dużej wytrzymałości. W rzeczywistości jednak, ze względu na swoją sztywność, kołki lite często uszkadzają otwory podczas użycia ich w zastosowaniach z obciążeniem dynamicznym, co prowadzi do przedwczesnej awarii. Ponadto zastosowanie kolka litego z bardziej miękkiego materiału zmniejsza uszkodzenia elementu mocującego, ale proporcjonalnie zmniejsza wytrzymałość kołka. Alternatywnie, poddany obróbce cieplnej kołek sprężysty jest często mocniejszy niż kołek lity, a jego naturalna elastyczność maksymalizuje żywotność zespołu w dynamicznych zastosowaniach o dużym obciążeniu.
Sztywność kołków litych powoduje wydłużenie otworu
Kołki sprężyste
Istnieją dwa różne rodzaje kołków sprężystych: sprężyste kołki dzielone i sprężyste kołki zwijane. Oba rodzaje mają pewne wspólne cechy, takie jak elastyczność i zdolność do dostosowania się do większych tolerancji otworów niż kołki lite.
Kołek dzielony
Sprężyste Kołki Zwijane
Kołek dzielony
Elastyczność kołków dzielonych zmniejsza koszty produkcji. Posiadają jednak kilka wad, które ograniczają ich zastosowanie w nowych konstrukcjach – szczególnie w zastosowaniach z miękkim materiałem bazowym, takim jak aluminium lub tworzywo sztuczne, które są poddawane obciążeniom dynamicznym.
Kołek dzielony jest znacznie mniej elastyczny niż Sprężysty Kołek Zwijany i wygina się tylko o 180º od szczeliny. Takie połączenie może spowodować przedwczesną awarię zespołu.
Ponadto Sprężyste kołki dzielone są bardzo trudne do automatycznego podawania i montażu. Najbardziej odpowiednim zastosowaniem dla tego rodzaju kołków są złożenia niekrytyczne, wykonane ze stali miękkiej lub hartowanej, które są montowane ręcznie.
Pod obciążeniem naprężenie koncentruje się 180˚ naprzeciwko szczeliny w sprężystych kołkach dzielonych
Wzajemne blokowanie się kołków dzielonych nie pozwala na ich automatyczne podawanie i montaż.
Sprężyste Kołki Zwijane
Sprężyste kołki zwijane zostały wynalezione w celu wyeliminowania wad kołków dzielonych i zapewnienia projektantom wielostronności w dostosowywaniu wytrzymałości i elastyczności kołków do danego zastosowania. Ta możliwość „dostosowania” funkcji kołka gwarantuje optymalne połączenie wytrzymałości i elastyczności w każdym zastosowaniu. Kołki klasy lekkiej są zazwyczaj zalecane do miękkich lub kruchych materiałów. Kołki klasy standardowej (lub średniej) są zalecane do stosowania w złożeniach ze stali miękkiej i metali nieżelaznych. Kołki klasy ciężkiej powinny być stosowane w elementach hartowanych.
Sprężysty kołek zwijany najlepiej amortyzuje wstrząsy i drgania po instalacji, zapewniając w ten sposób dłuższą żywotność złożenia i nadaje się do automatycznego podawania i montażu w sytuacjach, gdy wymagana jest duża wydajność.
Sprężysty kołek zwijany ugina się pod obciążeniem, aby amortyzować wstrząsy i drgania.
Sprężysty kołek zwijany ma kontakt z otworem pod kątem 270º
Sprężyste kołki zwijane mogą być stosowane jako kołki zawiasowe, kołki ustalające, kołki ograniczające oraz do łączenia wielu elementów (np. do mocowania koła zębatego i wału). Kołki zwijane nie są zazwyczaj zalecane jako suwnice lub w przypadku ograniczonej długości połączenia kołka. W takich zastosowaniach najlepiej sprawdzają się kołki lite z funkcją zatrzymania.
Biorąc pod uwagę wiele różnych sposobów mocowania, zaleca się korzystanie z usług inżynierii aplikacyji świadczonych przez producentów elementów złącznych. Dzięki współpracy z ekspertami branżowymi w dziedzinie mocowania i montażu inżynierowie mogą mieć pewność, że ich złożenia będą wyposażone w najbardziej opłacalne rozwiązania, które zapewniają wyjątkową wydajność i zachowują integralność aplikacji przez cały okres eksploatacji produktu.
Masz problem produkcyjny, którego nie możesz rozwiązać? Nasi eksperci uwielbiają wyzwania. Doradzanie skutecznych rozwiązań spełniających Twoje wymagania jest tym, co robimy najlepiej. Zadzwoń do nas lub wypełnij poniższy formularz, aby się z nami skontaktować!
+48 510 039 345