A csavarkötés meghibásodásának okai
Az Arkhimédész által feltalált archimedesi csavar adta az alapot a mai csavar kifejlődéséhez, amely nélkül napjaink kötéstechnikája már elképzelhetetlen lenne. A csavarkötés jelenleg a legfontosabb oldható kötésnek számít, alkalmazzák a gépészetben, szereléskor és javításkor egyaránt. A csavarok hétköznapivá váltak számunkra, természetesnek vesszük létüket és nem is gondolunk a csavarkötés működésének mikéntjére. Egy csavarkötés meghibásodásának két alapvető oka lehet: lazulás, vagy elfordulás/önkioldás
Lazulás
A csavarkötés meglazul, ha a csavar tengelyirányában maradó hosszváltozás lép fel, illetve ha maga az alkatrész meglazul, pl. a tömített felületeknél, vagy hőmérséklet-ingadozás esetén. Ez azt eredményezi, hogy a csavarfeszítés és ezáltal a maradvány záróerő is csökken. Maradó hosszváltozást okozhatnak az alábbiak:
- megereszkedés - ha az egymáson felfekvő alkatrészek (pl. anya, alátét) érdes felületei az előfeszítő erő okozta nyomás hatására kisimulnak
- megfolyás - ha a csavar vagy anya felfekvő felületein jelentkező felületi nyomás meghaladja az igénybevett alkatrész anyagának nyomószilárdságát
A lazulás megakadályozása
Ha olyan mértékben megnöveljük a kötés rugalmasságát, hogy a várható megereszkedési- és kúszási erők kiegyenlíthetőkké válnak, meggátolható az előfeszítőerő csökkenése. Ezt az alábbi elemek alkalmazása teszi lehetővé:
- nagy l/d szárhossz-viszonyú csavarok (l:száhossz, d=szárátmérő)
- peremes csavarok és anyák, valamint edzett és nemesített alátétek, melyek a felületi nyomást és ezáltal a felfekvő felületeken a megereszkedést is csökkentik
- rugós fejalátéttel ellátott csavarok és anyák, vagy homorú alátétlemez
- nagy merevségű szorítóalátétek vagy tányérrugók
Önkioldás
A megfeszítés után a szorítóerő fenntartását a csavar előfeszítése biztosítja. Ez a hatás azért jelentkezik, mivel a csavar mint egy rugó lett megfeszítve, és az a feszültség, ami a csavart a fej irányába húzza, az összeszorított alkatrészekre nyomást gyakorol. Mihelyt megszüntetjük a meghúzási forgatónyomatékot, az előfeszítő erő az anyára hat ellenkező irányban, és meglazítja azt. A menetekben, a csavarfej alatt és az anyán jelentkező súrlódás ezzel az erővel ellentétesen hat és megtartja a csavarfeszültséget.
Ha a csavarkötés váltakozó terheléseknek vagy rezgésnek, rázkódásnak van kitéve, akkor csökken a súrlódási erők által előidézett önzárás hatékonysága, aminek következtében az anya a meneten elfordulhat, és ez a feszültség csökkenéséhez vezet. A rezgések hossz- vagy keresztirányban, vagy mindkettő kombinációjában léphetnek fel. A keresztirányú rezgések, melyek váltakozó vízszintes irányú terhelések következtében jönnek létre, jelentősen hátrányosabbak és egy szabványos, nem rögzített csavart gyorsan kilazíthatnak. A hosszirányban ható erők a tengelyirányú rezgőterhelések miatt - ha csekélyebb mértékben is - szintén lazulást okoznak.
Önkioldás megakadályozása
Megfelelően terhelt csavarkötéseknél az alábbiakkal lehet megakadályozni az önkioldást:
- Nagyszilárdságú csavarok alkalmazásával olyan nagy előfeszítő erők is lehetségesek, amelyek a relatív elmozdulásokat meg tudják akadályozni
- Konstrukciós megoldásokkal olyan hossz/átmérő viszony alakítható ki (l=szárhossz, d=szárátmérő), amely a csavarkötés rugalmasságát növeli (Optimálisnak számít az l/d>6 szárhossz viszony)
- A csavar és anya felfekvő felületein a felületminőség és -állapot befolyásolásával a súrlódás megnövelhető
- Ragasztóanyag alkalmazásával a keresztirányú mozgások játéka megszűnik, mivel minden hézagot teljesen kitöltünk. A ragasztóanyag kikeményedése után egyúttal megnövekszik a menetsúrlódás is az anyagzár következtében
- Alakzáró kötésekkel (pl. illesztőcsavarok, hegesztési pontok) a menetben csúszás behatárolható