Шурупы для алюминия: материал, тип и руководство по установке

Почему алюминий наказывает за неправильный выбор винта

Две алюминиевые панели, скрепленные неправильным винтом, могут выглядеть прекрасно в день установки, а через восемнадцать месяцев на них появятся полосы ржавчины и ямки. Алюминий вызывает больше головной боли при креплении, чем почти любой другой распространенный металл, и все сводится к двум отдельным проблемам, которые объединяются в одну: «просто используйте нержавеющую сталь».

Во-первых, это гальваническая коррозия. Алюминий расположен высоко на анодном конце гальванического ряда, а это означает, что когда он соприкасается с более благородным металлом — нержавеющей сталью, латунью, медью — в присутствии влаги, алюминий жертвует собой, чтобы защитить другой металл. Технический обзор гальванической коррозии от SSINA отмечает, что скорость коррозии алюминия резко возрастает, когда он напрямую соединяется с более катодным металлом с регулярно присутствующим электролитом - именно такое состояние создается винтом без покрытия, находящимся во влажном соединении.

Вторая проблема – механическая, а не химическая. Алюминий мягок по сравнению со сталью, поэтому винт с неправильным профилем резьбы или направляющим отверстием слишком большого размера вылетает задолго до того, как соединение выдержит номинальную нагрузку. Решение проблемы коррозии и решение проблемы зачистки требуют разных решений, и рассмотрение их как одной проблемы приводит к тому, что большинство винтов выбираются неправильно.

Подбор материала винта к алюминию

Самым безопасным материалом, подходящим для алюминия, является сам алюминий: алюминиевый винт в алюминиевом основном металле вообще не создает гальванической пары, хотя и снижает прочность, необходимую некоторым соединениям. Кроме того, правильный выбор зависит не только от нагрузки, но и от окружающей среды:

• Алюминиевые винты — нулевой гальванический риск, лучше всего подходит для легких сборок с низкими нагрузками.
• Оцинкованная углеродистая сталь — приемлемо для использования в сухих помещениях; цинковое покрытие жертвует собой раньше, чем алюминиевое, но со временем оно изнашивается.
• Нержавеющая сталь (304 или 316) — прочный и устойчивый к коррозии сам по себе, но вступающий в реакцию с алюминием и требующий изоляции во влажных условиях или на открытом воздухе.
• Латунь или медь — одно из самых агрессивных сочетаний с алюминием; избегайте любых применений, подверженных воздействию влаги

Углеродистая сталь без покрытия — единственная комбинация, которую следует полностью исключить. Он разъедает алюминий посредством гальванического воздействия и ржавеет сам по себе, выходя из строя по обоим фронтам одновременно.

Саморезы и крепежные винты для алюминия

Какой тип винта подойдет, зависит от того, есть ли в алюминии уже резьбовое отверстие. Тонкий алюминиевый лист, экструзия или трубка без предварительно нарезанной резьбы требуют саморезы из нержавеющей стали , которые нарезают собственную резьбу по мере забивания и исключают отдельный этап нарезания резьбы.

Если в алюминиевой детали уже есть обработанное или резьбовое отверстие — литые корпуса, экструдированные профили с заранее сформированными каналами или узлы, которые необходимо неоднократно разбирать и собирать — винты с крестообразным шлицем для предварительно нарезанных алюминиевых отверстий лучше выдерживают повторные циклы, поскольку они не нарезают новый материал резьбы каждый раз, когда их снимают и переустанавливают.

Для сборок, подверженных постоянной вибрации (корпуса рядом с двигателями, панели на передвижном оборудовании), соедините винты любого типа с пружинные шайбы для подверженных вибрации алюминиевых узлов вместо того, чтобы полагаться только на трение резьбы, чтобы сохранить соединение герметичным.

Определение размеров пилотного отверстия и методика установки

Слишком маленькое пилотное отверстие срывает алюминиевую резьбу при первой установке; просверлен слишком большой размер, и винт никогда не развивает должной удерживающей силы. Общая цель — от 85 до 90 процентов меньшего диаметра винта для саморезов в алюминии — меньше, чем соотношение, используемое для стали, поскольку более низкая прочность алюминия на сдвиг означает, что ему требуется немного больший зазор, чтобы избежать растрескивания вокруг отверстия.

Техника вождения имеет такое же значение, как и размер лунки. Низкоскоростные приводы с высоким уровнем контроля и ограничителем крутящего момента предотвращают две наиболее распространенные неисправности при установке: слишком быстрое нарезание резьбы и сорванную резьбу из-за чрезмерного затягивания за пределы точки, в которой алюминий может удерживаться. Как правило, задействуйте глубину резьбы как минимум в 1,5 раза превышающую диаметр винта, чтобы получить достаточное сопротивление выдергиванию из такого мягкого металла.

Изолирующий крепеж для предотвращения гальванической коррозии

Когда винт из нержавеющей стали является правильным выбором из-за прочности, но алюминий нельзя заменить, изоляция закрывает этот пробел. Плоские шайбы из нержавеющей стали для изоляции разнородных металлов. - в сочетании с нейлоновой или резиновой втулкой, а не использовать отдельно - разрушают прямой контакт металла с металлом, который в первую очередь позволяет сформироваться гальваническому элементу.

Помимо шайб, противозадирный состав или диэлектрическое покрытие на резьбе винта добавляют второй барьер, и это окупается дважды: оно замедляет коррозию и предохраняет винты из нержавеющей стали от истирания в алюминиевой резьбе - отдельная проблема, которая не имеет ничего общего с электрохимией и полностью связана со склонностью нержавеющей стали к схватыванию при трении. Совместимость крепежа Fastenal и информация об обшивке показывает, какие комбинации покрытий лучше всего сохраняются в обычных металлических парах. Наш Руководство по плоским шайбам из нержавеющей стали и предотвращению гальванической коррозии Более подробно рассматривается выбор и установка шайбы.

Выбор между 304 и 316 для наружных алюминиевых сборок

После того, как изоляция выполнена, остается решить, какую марку нержавеющей стали выбрать. 304 подходит для общего использования в помещениях с умеренной влажностью и имеет меньшую стоимость, но его устойчивость к точечной коррозии, вызванной хлоридами, ограничена. В сплав 316 добавлен молибден, что значительно повышает устойчивость к воздействию соли и делает его стандартным выбором для прибрежных, морских или противообледенительных солевых сред.

Это различие имеет большее значение для алюминия на фотографии, чем для соединений сталь-сталь, поскольку винт 304 с ямками со временем образует более шероховатую и реактивную поверхность, ускоряя тот самый гальванический процесс, который должны были контролировать меры изоляции. Наш подробное сравнение крепежа из нержавеющей стали 304 и 316 раскрывает различия в сплавах и показывает, где находится каждый сорт.

Распространенные ошибки, приводящие к разрушению или коррозии алюминиевых соединений

• Просверливание направляющего отверстия меньшего размера для винта, из-за которого при первой установке срывается мягкая алюминиевая резьба.
• Использование нержавеющей или углеродистой стали без покрытия непосредственно на алюминии на открытом воздухе или во влажной среде.
• Чрезмерное затягивание саморезов за пределы точки, которую может удерживать алюминиевая резьба, особенно с приводами с высоким крутящим моментом.
• Пропуск изолирующих шайб, потому что соединение «не находится рядом с водой», игнорируя влажность окружающей среды как достаточный электролит.
• Повторное использование саморезов в том же отверстии после разборки, когда исходная резьба уже нарезана и не входит в зацепление.

Большинство неудач с алюминиевыми креплениями происходят из-за одного из этих факторов, а не из-за принципиально неправильного выбора материала. Именно поэтому правильное расположение направляющего отверстия, крутящий момент и изоляция часто имеют большее значение, чем споры только о марке нержавеющей стали.