Chemische of mechanische borging - Main Press(*)

Er bestaan tegenwoordig heel wat verschillende methoden voor het
verbinden van twee materialen. Ondanks de sterke opkomst van
alternatieve verbindingsmethoden zoals lijmen, wordt binnen de
constructiewereld nog heel vaak gebruik gemaakt van bouten en
moeren. Dergelijke verbindingen maken het immers mogelijk om
ongelijksoortige materialen met elkaar te verbinden. Bovendien is
de verbinding vrij eenvoudig te demonteren voor onderhoud- of
reparatiedoeleinden.
Naast tal van voordelen, zijn er toch ook
enkele gevaren verbonden aan schroefdraadverbindingen.
Deze durven immers wel eens
loslopen als gevolg van trillingen en wisselende
belastingen. Bijgevolg vormen ze vaak
de zwakke schakel in een constructie als ze niet
afdoende worden geborgd.
Draadverbindingen verzwakken door het verlies
aan boutspanning. De twee belangrijkste
oorzaken voor het loskomen van schroefdraadverbindingen
zijn relaxatie en het vanzelf
losdraaien.
Relaxatie
De voorspanning van een schroefdraadverbinding
vermindert als er een verlenging
optreedt van de bout in de richting van zijn as,
of wanneer de geklemde onderdelen ingedrukt
worden. Hierdoor vermindert de boutspanning
en wordt ook de borgende werking minder.
Blijvende vervormingen kunnen het gevolg
zijn van:
m zetverschijnselen: De ruwheden op het
oppervlak van alle delen van de schroefdraadverbinding
(schroefdraad, boutkop,
moer, ingeklemde onderdelen) slijten weg
onder druk van de boutspanning en eventuele
microbewegingen.
m vloeien van het materiaal: Als de druk- of
trekkrachten op het dragende oppervlak van
de bout of moer groter is dan de rekgrens van
het materiaal van het deel dat onder spanning
staat dan ontstaat plastische vervorming. De
rekgrens wordt ook lager bij het verhogen
van de temperatuur.
Schroefdraadverbindingen
Chemische of
mechanische borging
Vanzelf losdraaien
Na het maken van de verbinding wordt deze
in stand gehouden door het aandraaimoment
op de bout. De bout wordt als een veer opgespannen
en de moer wordt door de spanning
naar de kop getrokken, waardoor de geklemde
delen worden samengeperst. De druk probeert
voortdurend de moer van de bout te draaien
(inwendig losdraaimoment). Hoe groter de
voorspankracht en de spoedhoek van de
schroefdraad, hoe hoger het inwendig losdraaimoment
zal zijn. De wrijving in de schroefdraad
en onder de boutkop (en de moer) zorgen
voor een weerstand en houden de spanning in
de bout in stand. Als het geklemde systeem te
maken krijgt met wisselende belastingen of trillingen
dan wordt het bevestigingseffect veroorzaakt
door de wrijvingscomponenten minder
effectief, waardoor de moer op de schroefdraad
kan draaien en de druk minder wordt. De trillingen
kunnen optreden in de lengterichting of in
dwarsrichting of in een combinatie van beide.
Loskomen van schroefdraadverbindingen door relaxatie.
De trillingen in dwarsrichting als gevolg van
verschillende horizontale belastingen zijn het
schadelijkst en kunnen er toe bijdragen dat een
standaard, niet behandelde bevestiging snel losloopt.
Krachten in de lengterichting als gevolg
van pulserende axiale belastingen zullen ook
leiden tot loslopen, zij het in mindere mate.
Soorten en methoden
De verschillende soorten en methoden schroefdraadborging
kunnen in drie groepen worden
onderverdeeld:
Ê Elastische tussenstukken verhogen de elasticiteit
en/of wrijving van de verbinding en
compenseren het “zetten” van de verbinding.
De voorspanning wordt grotendeels bewaard
en als gevolg hiervan wordt relaxatie voorkomen.
Met deze methode is het echter niet
mogelijk het “vanzelf losdraaien” van de
schroefdraadverbinding te voorkomen als
er relatieve bewegingen optreden tussen
de opgespannen delen. Voorbeelden van
MAINTENANCE MAGAZINE N° 95, mei 2009
29

MAINTENANCE MAGAZINE N° 95, mei 2009
30
de elastische tussenstukken zijn conische
veerringen. Het sluiteffect van andere elementen,
zoals veersluitringen, elastische
sluitringen, getande en waaiervormige
sluitringen is onvoldoende. Deze zijn niet
geschikt voor het borgen van bouten van
klasse 8.8 (het Amerikaanse equivalent is
graad 5) of hoger.
Ë Onderdelen voor het voorkomen van verlies
staan gedeeltelijk “zetten” of lossen toe, maar
verhinderen dat de schroefdraadverbinding
volledig los laat. Voorbeelden hiervan zijn
kroonmoeren, borgplaatjes, elementen voor
verliesbeveiliging en moeren met inserts van
metaal of kunststof. Deze technieken zorgen
er voor dat de verbinding niet volledig loslaat,
maar ze zijn niet bruikbaar voor het in
stand houden van de klembelasting.
Ì Blokkeersystemen voorkomen dat bouten
vanzelf losdraaien. Hieronder vallen o.a.
getande en geribde flensbouten en dubbele
borgringen met wig-effect. Deze mechanische
systemen voorkomen weliswaar het
loslopen van de bout, maar hebben ook een
aantal nadelen: ze voorkomen geen zetverschijnselen,
zijn relatief duur, hebben nood
aan een groot flensoppervlak, beschadigen
het oppervlak en vergen extra kracht bij het
aandraaien. De dubbele borgringen vragen
bovendien extra ruimte die niet altijd voorhanden
is.
Ook het chemisch borgen valt onder de
categorie van blokkeersystemen. De chemische
borging verdient bijzondere aandacht
aangezien testen hebben uitgewezen dat dit
de meest efficiënte en betrouwbare vorm van
schroefdraadborging vormt aangezien zowel
zetverschijnselen als het “vanzelf losdraaien”
worden voorkomen.
Chemische schroefdraadborging
Loctite, uitvinder van de chemische schroef-
draadborging, heeft 1-component vloeibare
lijmen ontwikkeld die de kleine ruimtes
(poriën) van de te verbinden schroefdraadoppervlakken
volledig vullen. Zij harden uit
tot een stevige thermohardende kunststof als ze
in aanraking komen met metaal en afgesloten
worden van de zuurstof uit de lucht. De lijm
creëert een verbinding tussen de twee oppervlakken
en verankert zich in de oppervlakteruwheid.
Hierdoor wordt iedere beweging
tussen de onderdelen verhinderd en wordt het
probleem opgelost dáár waar het zich voordoet:
in de schroefdraad. Daarom worden deze
schroefdraadborgingen tot de meest efficiënte
bevestigingsmiddelen gerekend. Het is belangrijk
dat de totale lengte van de schroefdraad
wordt bevochtigd en dat er geen belemmerende
factoren zijn voor de uitharding van de lijm
(bepaalde oliën of reinigingssystemen kunnen
nadelig inwerken op de uitharding van de lijm
of deze zelfs volledig verhinderen)
Een aantal van de anaërobe schroefdraadborgingsproducten
verlagen in vloeibare vorm de
wrijvingscoëfficiënt van de schroefdraad. De
waarden zijn vergelijkbaar met die van geoliede
bouten. Hierdoor zal een groter deel van het
aandraaimoment omgezet worden in klemkracht.
Zonder smerende factor wordt gemid-
Trillingen in dwarsrichting als gevolg van verschillende horizontale belastingen kunnen er toe
bijdragen dat een standaard bevestiging snel losloopt.
Enkele methoden schroefdraadborging met vlnr. elastische tussenstukken en onderdelen voor
voorkomen van verlies.
deld slechts 10% van het aandraaimoment
omgezet in klemkracht, de rest gaat verloren
aan wrijving. Met hetzelfde aandraaimoment
kan dus een hogere klemkracht worden gerealiseerd
dan bij mechanische systemen.
De vloeibare lijm kan handmatig worden aangebracht
of met behulp van speciale doseermachines
zodat een volledige automatisering
in productie mogelijk is. Een adequate bevochtiging
van een schroefdraad is afhankelijk van
de volgende parameters: de grootte van de
schroefdraad, de viscositeit van de lijm en de
geometrie van de te lijmen delen. Als de delen
wat groter zijn kan men door beide oppervlakken
te bevochtigen zorgen voor de gewenste
betrouwbaarheid en een adequate toepassing
van de lijm.
De juiste keuze
Een goede borging is cruciaal voor de betrouwbaarheid
van schroefdraadverbindingen die
worden blootgesteld aan trillingen en wisselende
belastingen. Er bestaan verschillende
methoden van schroefdraadborging. Deze
kunnen we grofweg indelen in twee groepen:
de mechanische en de chemische borgmiddelen.
Uit onderzoek blijkt dat de meeste klassieke,
mechanische borgmiddelen hun initiële
klemkracht zeer snel verliezen. De chemische
schroefdraadborging levert betere prestaties
voor het behouden van de klemkracht en bieden
ook voordelen op het vlak van afdichting,
voorraadvermindering, en kostenreductie. Bij
de keuze van het chemische borgingsproduct
moet wel rekening worden gehouden met de
verschillende parameters zoals temperatuur,
gewenste sterkte, materiaal, gewenste uithardingssnelheid
enz.