W prawo dokręcamy, w lewo odkręcamy – w powszechnej opinii oto cała wiedza o śrubach. Nawet wśród techników i konstruktorów znajdą się tacy, którzy głęboko wierzą w prawdziwość tego frazesu i wciąż trwają w błogiej, acz nierzadko kosztownej nieświadomości. Dlatego bardzo ważne jest ustawiczne edukowanie w tej dziedzinie, zwłaszcza że wymagają tego także normy (np. VDI/VDE-MT 2637).

Powszechność mitów na temat połączeń śrubowych najlepiej obrazuje długa lista najczęściej rozgłaszanych „półprawd”. Aby je podważyć, przeciwstawiliśmy je wiedzy naukowej na temat połączeń śrubowych.

>>Połączenia śrubowe – na co zwracać uwagę podczas ich projektowania<<

Mit 1: duże śruby trzymają mocniej

Według obiegowej opinii im większa jest śruba, tym mocniejsze będzie połączenie. Nie do końca jest to prawda. W praktyce duża część standardowych połączeń śrubowych dokręcana jest z momentem stanowiącym zaledwie 50% granicy plastyczności materiału śruby. A to znacznie osłabia ich wytrzymałość. Aby uzyskać odpowiednie naprężenie wstępne połączenia, konieczne jest zastosowanie profesjonalnych metod, takich jak dokręcanie z kontrolowanym momentem i kątem czy dokręcanie w zakresie sprężystym. Tylko w ten sposób uzyskamy odpowiednią wytrzymałość i precyzję pasowania.

Wykonane z ich pomocą połączenia śrubowe uzyskują wytrzymałość sięgającą granicy plastyczności materiału, dzięki czemu można w nich zastosować mniejsze śruby. Pozwala to zaoszczędzić sporo miejsca, pieniędzy i energii: mniejsze śruby wymagają bowiem zastosowania mniejszej ilości materiału, co przekłada się na mniejszą wagę łączonego nimi komponentu. Co więcej, odpowiednio zwymiarowane śruby zapewniają dużo większe bezpieczeństwo użytkowania niż ich więksi, ale niedopasowani kuzyni.

Mit 2: taki sam moment daje taką samą wytrzymałość połączenia śrubowego

Drugim najczęściej powtarzanym mitem jest przekonanie, że dokręcając śrubę z takim samym momentem, uzyskamy połączenie o takiej samej wytrzymałości. W rzeczywistości wytrzymałość śrub zależy wprost od naprężenia wstępnego. Aby je poprawnie obliczyć, należy uwzględnić szereg czynników, takich jak materiał wykonania śruby, jej średnicę, skok gwintu, a także wartość tarcia generowanego w procesie mocowania.

Moment dokręcania może być więc co najwyżej wskazówką, ale nie parametrem decydującym o wytrzymałości śruby. Dużo istotniejszą rolę odgrywa tu tarcie: jeśli rzeczywisty współczynnik tarcia w efekcie np. obecności rdzy lub środka smarnego znacznie różni się od założonego, przy takim samym momencie dokręcania naprężenie wstępne połączenia także będzie różne. 

Mit 3: wszystkie śruby i nakrętki można wykorzystać ponownie

Błędem jest również założenie, że nakrętki i śruby można wielokrotnie dokręcać i odkręcać bez szkody dla trwałości połączenia. Należy bowiem pamiętać, że zdemontowane elementy złączne podlegają wyłącznie ocenie wizualnej i/lub mechanicznej (nakręcenie nakrętki na gwint), która niewiele mówi o możliwości ich ponownego użycia. Nie pozwala np. stwierdzić, czy moment dokręcania nie przekroczył zakresu sprężystego ani czy zarys gwintu nie wykazuje chropowatości, a sama śruba – pęknięć lub zmęczenia materiału.

Przed kontrolą stanu elementów złącznych trzeba je najpierw bardzo dokładnie oczyścić z wszelkich pozostałości smaru, farby i produktów korozji. Dotyczy to nie tylko samej śruby, ale także nakrętki. Przeważnie proces ten przeprowadzany jest bardzo pobieżnie, m.in. ze względu na brak odpowiednich narzędzi, a nierzadko ogranicza się do zastosowania szczotki drucianej, szmatki i rozpuszczalnika.

Mit 4: smar ułatwia dokręcanie

Wiele osób twa w błędnym przeświadczeniu, że smar ułatwia dokręcanie śrub. Niekiedy rzeczywiście tak jest. Jednak w przypadku dużych śrub lub małego momentu dokręcania jego zastosowanie może nie dać żadnego efektu. Dlaczego? Duże obciążenia powierzchniowe powstające podczas dokręcania śruby wypychają smar ze strefy smarowania, co powoduje, że w momencie bezruchu film olejowy nie dociera między stykające się powierzchnie.

Efektem braku smarowania jest wzrost tarcia oraz punktowe przeciążenie powierzchni śruby, a w końcowym rozrachunku – niedostateczna wytrzymałość połączenia. Problem ten dotyczy zwłaszcza stali szlachetnej oraz metali hartowanych. Rozwiązać go można przez zastosowanie wydajnych smarów suchych dostępnych w formie pasty lub lakieru ślizgowego nanoszonego w miejscu powstawania tarcia. Produkty tego typu skutecznie oddzielają od siebie obie powierzchnie kontaktowe – i to nawet przy bardzo dużych obciążeniach połączenia. Ponieważ zostały one opracowane z myślą o ograniczeniu tarcia mieszanego, z powodzeniem wytrzymują obciążenia sięgające granicy sprężystości stali.

Mit 5: odkręcenie śruby to łatwizna

Wielu fachowców jest zdania, że trudno o łatwiejsze zadanie niż odkręcenie śruby. Wystarczy pamiętać, że im większej siły użyjemy, tym większy moment obrotowy uzyskamy. Mit ten należy zdecydowanie obalić: poprawne rozłączenie połączenia śrubowego wcale nie jest proste. Po pierwsze, niezbędne są do tego odpowiednie narzędzia. Po drugie, należy zachować odpowiednią kolejność i wartość momentów odkręcania, zwłaszcza jeśli elementy złączne chcemy wykorzystać ponownie.

Weźmy za przykład połączenie śrubowe kołnierzowe: jeśli będziemy po kolei wykręcać kolejne śruby zgodnie z ruchem wskazówek zegara, siły oddziałujące na materiał kołnierza sprawią, że ostatnie śruby zablokują się w otworach i nie będzie można ich wykręcić. Uszkodzeniu, a nawet całkowitemu zniszczeniu ulegną przy tym zarówno gwint, jak i powierzchnie nośne śruby. Wzrośnie również chropowatość gwintu, co może doprowadzić do jego zatarcia, a w konsekwencji uniemożliwić ponowne zamocowanie śruby.