Różnica pomiędzy sprężystymi kołkami zwijanymi a sprężystymi kołkami dzielonymi

Kołek sprężysty, często nazywany również kołkiem napinającym lub kołkiem walcowym, to mechaniczne złącze służące do łączenia dwóch lub więcej części złożenia. Kołki sprężyste są pustymi w środku elementami w kształcie rurki, zaprojektowanymi tak, aby były większe niż otwór, w k™orym są instalowane i wykonanymi z różnych rodzajów stali sprężystej lub innych materiałów.

Podstawową różnicą między kołkiem sprężystym a klasycznym kołkiem litym jest to, że jego sztywność promieniowa jest znacznie niższa niż sztywność materiału, w którym jest osadzony. Kołki lite mogą mieć gładką, nieprzerwaną powierzchnię (np. tuleje) lub mogą być wyposażone w elementy mocujące, takie jak rowki, radełkowanie lub zadziory. Kołki lite są zazwyczaj mocowane poprzez przemieszczenie/odkształcenie materiału, w którym są osadzone. Jednak w przypadkach, gdy kołek jest precyzyjnie szlifowany, a otwór precyzyjnie rozwiercany, dopasowanie szlifowanego kołka litego można bardzo dokładnie kontrolować, uzyskując niewielki luz lub niewielką interferencję, co nie powoduje przemieszczenia materiału ani z kołka, ani z materiału bazowego. Jednak precyzyjne szlifowanie i rozwiercanie zarówno kołka, jak i otworu sprawia, że ta opcja mocowania jest jedną z najdroższych.

Z drugiej strony, elastyczność kołka sprężystego pozwala mu absorbować znacznie większą tolerancję otworu niż kołki lite. Dzięki temu przygotowanie otworu jest mniej czasochłonne i mniej kosztowne, co skutkuje niższym całkowitym kosztem produkcji. Stosunkowo mniejsza sztywność ma również inną zaletę — kołki sprężyste nie uszkadzają otworu w materiale bazowym (przy prawidłowym doborze) — do tego stopnia, że można je serwisować bez konieczności przerabiania części.

Istnieją dwa podstawowe typy kołków sprężystych – sprężyste kołki  dzielone i sprężyste kołki zwijane.

Sprężysty kołek dzielony charakteryzuje się przekrojem w kształcie litery C i rowkiem biegnącym równolegle do jego osi. Chociaż ich dokładne pochodzenie nie jest znane, pojawiały się one jako koncepcja w urządzeniach mechanicznych w całej historii nowożytnej. Z biegiem czasu, dzięki różnym normom branżowym, rozwinęły się one do postaci powszechnie stosowanej obecnie w wielu różnych rodzajach zastosowań. Istnieje kilka aktywnych norm branżowych, ale cztery (4) z nich dominują i odpowiadają za większość popytu na sprężyste kołki dzielone: ASME B18.8.2, ASME B18.8.4M, ISO 8752 i ISO 13337.

Sprężysty kołek zwijany można rozpoznać po przekroju poprzecznym 2¼ zwojów. Historia tychże elementów jest znacznie bardziej przejrzysta. Zostały one wynalezione w 1948 roku przez Hermana Koehla, założyciela firmy SPIROL,  jako rozwiązanie do zastosowań w warunkach silnych wibracji i obciążeń dynamicznych – wirnika silnika odrzutowego. W przeciwieństwie do innych tradycyjnych elementów złącznych, takich jak nakrętki i śruby, które mają tendencję do poluzowywania się pod wpływem silnych wibracji, lub kołków litych, które przenoszą obciążenia dynamiczne na ścianki otworu i zagrażają utrzymaniu kołka, Pan Koehl zaprojektował kołek, który był wystarczająco mocny, aby wytrzymać siły powstające podczas użytkowania, a jednocześnie wystarczająco elastyczny, aby absorbować siły, zachowując integralność materiału otworu i nienaruszalność złożenia. Sprężysty kołek zwijany jest dostępny w trzech różnych wersjach, zapewniających optymalne połączenie wytrzymałości i elastyczności, aby dostosować się do różnych rodzajów zastosowań i materiałów bazowych. Najpopularniejsze normy branżowe dotyczące sprężystych kołków zwijanych to ISO 8750, ISO 8748, ISO 8751 oraz ASME B18.8.2 i ASME B18.8.3M. Normy te nie różnią się znacznie między sobą i są uważane za praktycznie równoważne.

Kolejnym kluczowym czynnikiem różnicującym jest konstrukcja krawędzi, na której kończy się taśma stalowa. W przypadku sprężystego kołka dzielonego jest to szczelina. W niektórych konfiguracjach szczelina jest tak szeroka, jak grubość samej taśmy (ISO 8752), co oznacza, że kołki mogą się wzajenie zazębiać/blokowć lub zagłębiać w sobie, jak pokazano na rysunku 2. Tego typu kołków dzielonych należy unikać w wysoce zautomatyzowanych liniach montażowych, ponieważ może to spowodować zablokowanie urządzeń podających.

Kołki zwijane, z wieloma zwojami materiału, mają gładką spoinę zamiast otwartej szczeliny (rysunek 3). Zamknięty przekrój nie tylko zapobiega zazębianiu się lub zagnieżdżaniu, ale także zapewnia gładką powierzchnię do obrotu, co jest szczególnie przydatne w zastosowaniach zawiasowych. Kolejną zaletą bardziej jednolitego przekroju jest to, że wytrzymałość sprężystego kołka zwijanego nie zależy od orientacji. Nie ma to miejsca w przypadku  kołka dzielonego w kształcie litery C, którego wytrzymałość na ścinanie może się różnić o około 5% na korzyść obciążenia wyrównanego do szczeliny (0° lub 180° (rysunek 4)).