Șuruburi pentru aluminiu: material, tip și ghid de instalare

De ce aluminiul pedepsește alegerea greșită a șurubului

Două panouri de aluminiu ținute împreună cu șurubul greșit pot arăta perfect în ziua instalării și pot prezenta dungi de rugină și găuri cu sâmburi optsprezece luni mai târziu. Aluminiul provoacă mai multe dureri de cap la elementele de fixare decât aproape orice alt metal obișnuit și se reduce la două probleme separate care se adună împreună ca „folosește doar inoxidabil”.

Prima este coroziunea galvanică. Aluminiul se află sus pe capătul anodic al seriei galvanice, ceea ce înseamnă că atunci când atinge un metal mai nobil - oțel inoxidabil, alamă, cupru - în prezența umezelii, aluminiul se sacrifică pentru a proteja celălalt metal. Prezentare tehnică a SSINA asupra coroziunii galvanice observă că viteza de coroziune a aluminiului se accelerează brusc odată ce este cuplat direct la un metal mai catodic cu un electrolit prezent în mod regulat - exact condiția creată de un șurub neacoperit într-o îmbinare umedă.

A doua problemă este mecanică, nu chimică. Aluminiul este moale în comparație cu oțelul, așa că un șurub cu un profil de filet greșit sau un orificiu pilot supradimensionat se desfășoară cu mult înainte ca îmbinarea să își vadă sarcina nominală. Rezolvarea coroziunii și rezolvarea decupării necesită decizii diferite, iar tratarea lor ca pe o problemă este locul în care selecția șuruburilor merge prost.

Potrivirea materialului șurubului la aluminiu

Cel mai sigur material pentru aluminiu este aluminiul în sine - un șurub de aluminiu într-un metal de bază din aluminiu nu creează deloc un cuplu galvanic, deși schimbă rezistența de care au nevoie unele îmbinări. În plus, alegerea corectă depinde atât de mediu cât și de încărcare:

• Șuruburi din aluminiu — risc galvanic zero, cel mai bun pentru ansambluri ușoare, cu solicitări reduse
• Oțel carbon placat cu zinc — acceptabil pentru utilizare uscată, în interior; stratul de zinc se sacrifică înainte ca aluminiul să o facă, dar se uzează în timp
• Oțel inoxidabil (304 sau 316) — puternic și rezistent la coroziune în sine, dar reactiv cu aluminiul și necesită izolare în medii umede sau în aer liber
• Alama sau cupru — printre cele mai agresive perechi cu aluminiul; evitați complet în orice aplicare expusă la umiditate

Oțelul carbon neacoperit este singura combinație care trebuie exclusă complet. Corodează aluminiul prin acțiune galvanică și ruginește de la sine, eșuând pe ambele fronturi simultan.

Autofiletare vs șuruburi mecanice pentru aluminiu

Ce tip de șurub se potrivește depinde dacă aluminiul are deja un orificiu filetat. Este nevoie de tablă subțire de aluminiu, extrudare sau țevi fără fir pre-tăiat șuruburi autofiletante din oțel inoxidabil , care își taie propriul fir pe măsură ce sunt introduse și elimină un pas separat de filetare.

În cazul în care piesa din aluminiu are deja o gaură prelucrată sau filetata — carcase turnate, profile extrudate cu canale preformate sau ansambluri care trebuie dezasamblate și reasamblate în mod repetat — șuruburi de mașină cu încastrare în cruce pentru găuri prefiletate din aluminiu rezistă mai bine în timpul ciclurilor repetate, deoarece nu taie material nou de filet de fiecare dată când sunt îndepărtate și reinstalate.

Pentru ansamblurile care văd vibrații continue - carcase lângă motoare, panouri pe echipamente mobile - împerecheați fie tipul de șurub cu șaibe elastice pentru ansambluri din aluminiu predispuse la vibrații mai degrabă decât să se bazeze doar pe frecarea filetului pentru a menține îmbinarea strânsă.

Dimensionarea găurii pilot și tehnica de instalare

Un orificiu pilot găurit prea mic scoate firul de aluminiu la prima instalare; găurit prea mare, iar șurubul nu dezvoltă niciodată o forță de prindere adecvată. Ținta generală este de 85 până la 90 la sută din diametrul minor al șuruburilor pentru șuruburile autofiletante din aluminiu - mai mic decât raportul utilizat pentru oțel, deoarece rezistența mai mică la forfecare a aluminiului înseamnă că are nevoie de puțin mai mult spațiu pentru a evita crăparea în jurul găurii.

Tehnica de conducere contează la fel de mult ca dimensiunea găurii. Driverele de viteză mică, cu control ridicat, cu un limitator de cuplu, previn cele mai frecvente două defecțiuni de instalare: filetarea încrucișată de la conducerea prea rapidă și firele îndepărtate de la suprastrângere dincolo de punctul în care aluminiul poate ține. Ca regulă generală, cuplați de cel puțin 1,5 ori diametrul șurubului în adâncimea filetului pentru a obține o rezistență adecvată la smulgere dintr-un metal atât de moale.

Elemente de izolație pentru a preveni coroziunea galvanică

Când un șurub inoxidabil este alegerea potrivită pentru rezistență, dar aluminiul nu poate fi schimbat, izolarea reduce golul. Saibe plate din otel inoxidabil pentru a izola metale diferite — asociat cu un manșon de nailon sau cauciuc, care nu este folosit singur — întrerupeți contactul direct metal-metal care lasă celula galvanică să se formeze în primul rând.

Dincolo de șaibe, un compus antigripător sau o acoperire dielectrică pe filetele șuruburilor adaugă o a doua barieră și dă roade de două ori: încetinește coroziunea și împiedică uzura șuruburilor inoxidabile în filetele de aluminiu, o problemă separată care nu are nimic de-a face cu electrochimia și cu tot cu tendința oțelului inoxidabil de a se gripa prin frecare. Compatibilitatea elementelor de fixare Fastenal și referința la placare stabilește ce combinații de acoperire rezistă cel mai bine în perechile de metal obișnuite. Al nostru ghid pentru șaibe plate din oțel inoxidabil și prevenirea coroziunii galvanice acoperă selecția și instalarea mașinii de spălat mai în profunzime.

Alegerea între 304 și 316 pentru ansambluri din aluminiu în aer liber

Odată ce izolarea este gestionată, decizia rămasă este ce calitate de inox să specificați. 304 acoperă utilizarea generală în interior și ușor umedă la un cost mai mic, dar rezistența sa la coroziunea prin pitting determinată de clor este limitată. 316 adaugă molibden la aliaj, ceea ce îmbunătățește semnificativ rezistența la expunerea la sare și îl face alegerea standard pentru mediile de coastă, marine sau de dezghețare cu sare.

Distincția contează mai mult cu aluminiul din imagine decât cu îmbinările oțel-oțel, deoarece un șurub 304 cu sâmburi dezvoltă o suprafață mai aspră și mai reactivă în timp - accelerând procesul galvanic pe care măsurile de izolare trebuiau să-l controleze. Al nostru comparație detaliată a elementelor de fixare din oțel inoxidabil 304 față de 316 descompune diferențele de aliaje și unde fiecare grad rezistă.

Greșeli frecvente care decupează sau corodează îmbinările din aluminiu

• Găurirea unui orificiu pilot subdimensionat pentru șurub, care dezlipește filetul de aluminiu moale la prima instalare
• Folosind oțel inoxidabil sau carbon neacoperit direct împotriva aluminiului în orice cadru exterior sau umed
• Strângerea excesivă a șuruburilor autofiletante dincolo de punctul pe care îl poate ține filetul de aluminiu, în special cu driverele de putere cu setări de cuplu ridicate
• Omiterea șaibelor de izolare deoarece îmbinarea „nu este aproape de apă”, ignorând umiditatea ambientală ca un electrolit suficient
• Reutilizarea șuruburilor autofiletante în aceeași gaură după dezasamblare, atunci când filetul original a fost deja tăiat și nu se va reangaja curat

Majoritatea defecțiunilor de fixare din aluminiu provin din una dintre acestea, mai degrabă decât de la o alegere fundamentală greșită a materialului - motiv pentru care obținerea corectă a orificiului pilot, a cuplului și a izolației contează adesea mai mult decât să dezbatem doar calitatea inoxidabilului.