Bezpieczne użytkowanie maszyn i urządzeń zależy od wielu czynników. Jednym z najważniejszych jest trwałość mechanicznego połączenia gwintowego.
Mechaniczne zabezpieczanie połączeń śrubowych należy do podstawowych metod ich ochrony przed zagrożeniami wynikającymi z codziennej eksploatacji. Drgania, zarówno te generowane przez urządzenie jak i pochodzące z otoczenia, oraz dynamiczne zmienne obciążenia połączeń grożą ryzykiem samoistnego zmniejszenia stabilności połączenia, a w skrajnych przypadkach nawet jego całkowitego poluzowania się. Ma to istotny wpływ nie tylko na funkcjonalność samej maszyny, ale także na zdrowie i życie jej operatora.
Rynek elementów złącznych oferuje wiele sposobów zabezpieczeń, jednak duża ich część oparta jest na nieefektywnych i przestarzałych technologiach sprzed lat. Intuicyjnie dobierane są więc podkładki sprężyste przecięte, podkładki sprężyste odkształcone (faliste, wygięte), z ponacinanymi lub powyginanymi karbami na średnicy zewnętrznej lub wewnętrznej. Każdą z tych podkładek należy traktować jak podkładkę jednorazowego użytku, a przed jej zastosowaniem zastanowić się czy będzie to wystarczające zabezpieczenie czy tylko "zabezpieczenie".
Podkładki odginane, sprężyste i klinujące
Jako jedno z nielicznych zabezpieczeń kształtowych, które przetrwało próbę czasu, warte uwagi są podkładki odginane, wyposażone w specjalny wystający języczek. Po dociągnięciu nakrętki, podwija się on do jednego z jej boków, uniemożliwiając obracanie się elementów względem siebie, a co za tym idzie odkręcenie nakrętki.
Metod gwarantujących optymalne bezpieczeństwo połączeń śrubowych warto jednak poszukać wśród nowszych rozwiązań. Obecnie jednymi z najczęściej stosowanych podkładek zabezpieczających są podkładki sprężyste dwustronnie żebrowane Schnorr®, które w przekroju mają kształt stożkowy. Są one wykonane z bardzo twardych stali, a zabezpieczenie połączenia polega tu na wrzynaniu się żeber podkładki w element złączny i element konstrukcyjny. Wymaga to oczywiście zastosowania odpowiednio wysokich wartości momentów dokręcających. Dobierając tego typu podkładki należy zwrócić szczególną uwagę na otwór pod podkładką. Występują one bowiem w średnicach zewnętrznych licujących się z zewnętrzną średnicą nakrętek i łbów śrub sześciokątnych lub z łbem walcowym z gniazdem nimbusowym.
Niekiedy istnieje konieczność zastosowania podkładek, które w stosunkowo niewielkim zakresie sił będą pracować w sposób zbliżony do sprężyny talerzowej. Tutaj też można znaleźć gotowe rozwiązanie Rip-Lock™. Są to podkładki stożkowe jednostronnie żebrowane. Żebra znajdują się zawsze na średnicy wewnętrznej podkładki i muszą być założone pod nakrętkę. Jednak żadna z wymienionych dotąd podkładek nie gwarantuje utrzymania wartości siły osiowej w okolicach wstępnie uzyskanej przy dociąganiu złącza.
Najskuteczniejszym zabezpieczeniem mechanicznym, gwarantującym jednocześnie maksymalne możliwie utrzymanie siły osiowej w złączu jest system podkładek pracujących w układzie klinowym, oferowanym przez Nord-Lock®. 
Wysoką skuteczność tego rozwiązania oparto o dwa blokujące się kliny, a nie o siły tarcia. System stanowią dwa pierścienie z naciętymi klinami od strony wewnętrznej oraz promieniowo ułożone żebra od strony zewnętrznej.
Nakrętki zabezpieczające
W złączach nienarażonych na drgania oraz takich, w których utrzymanie siły osiowej nie jest priorytetem, wystarczające będą nakrętki z wkładką poliamidową. Należy je jednak traktować jak nakrętki "niegubione". W przypadku pojawienia się wibracji nie będą one w stanie utrzymać siły w złączu. Przy wielokrotnym odkręcaniu plastikowy pierścień ulega mechanicznej degradacji, dlatego każdorazowe kolejne ich użycie powinno być poprzedzone oceną stanu pierścienia.
Nakrętki z odkształconą częścią gwintu są skuteczniejsze, a ich działanie opiera się na odkształceniu gwintu na śrubie lub trzpieniu gwintowanym, na który są nakręcane. One również nie gwarantują utrzymania siły osiowej na wstępnym poziomie, jednak siła osiowa jaka pozostanie po działaniu wibracji jest zdecydowanie wyższa w porównaniu do nakrętek z wkładką. Po odkręceniu takiej nakrętki należy wymienić całe łącze na nowe, ponieważ podczas dokręcania gwint ulega odkształceniu, co nie gwarantuje powtarzalności i stabilności kolejnego połączenia.
Nakrętki koronowe
Inną formą mechanicznego zabezpieczania połączeń śrubowych jest zastosowanie nakrętek koronowych z zawleczkami. W takim typie połączenia śruby muszą mieć wykonany otwór przelotowy, przez który będzie możliwe przełożenie zawleczki. Umiejscowienie tego otworu jednak nie może być przypadkowe. Musi ono znajdować się w takim miejscu, które zapewni również wprowadzenie odpowiedniej siły osiowej do złącza. Przełożenie przez otwór zawleczki całkowicie uniemożliwia obrócenie się nakrętki.
Ostrożnie z „kontrą”
Powszechną, niestety wciąż nadużywaną praktyką jest stosowanie tzw. "kontry". Oznacza to, że po dokręceniu głównej nakrętki z użyciem większego momentu dokręcającego niż wymagany w połączeniu, nakręca się na śrubę kolejną nakrętkę, również dość mocno dokręcając. Niestety, często zapomina się o tym, aby minimalnie poluzować główną nakrętkę podczas przytrzymywania nakrętki kontrującej drugim kluczem. Taki rodzaj połączenia jest wystarczający, gdy złącze nie jest obciążone wibracjami czy drganiami. W przeciwnym przypadku jest już ryzykowne. Poddanie takiego połączenia testowi wibracyjnemu wg DIN 65151 (test Junkera) obnaża jego słabość i niepowtarzalną stabilność.
Odpowiedzialni konstruktorzy
Choć rynek oferuje duże spektrum mechanicznych zabezpieczeń połączeń śrubowych, to wciąż odpowiedzialność za ich dobór i zastosowanie spoczywa na konstruktorach i technologach. Należy pamiętać, że zabezpieczenie łącza wymagającego wysokiego stopnia bezpieczeństwa zawsze powinno zostać przetestowane w warunkach rzeczywistych lub zbliżonych do rzeczywistych. Testy takie można wykonać w specjalnych laboratoriach kontroli jakości. Bada się w nich między innymi podatność na wibracje, obciążenia, korozję oraz na wiele innych czynników mających wpływ na bezpieczeństwo złącza.
Bądź na bieżąco
Chcesz wiedzieć więcej o metodach zabezpieczania połączeń śrubowych oraz innych kwestiach dotyczących elementów złącznych? Zapraszamy do udziału w naszych seminariach publicznych oraz dedykowanych szkoleniach technicznych. Aby otrzymać ofertę na szkolenie wewnętrzne dopasowane do potrzeb twojej firmy, skontaktuj się z naszym ekspertem Romanem Wolickim rwolicki@bossard.com.
