Při navrhování upevňovacích systémů je důležité zohlednit podmínky, ve kterých budou používány. Teplota má velký vliv na výkon a životnost upevňovacích prvků.
Význam teploty v upevňovacích systémech.
Vystavení vysokým teplotám může vést k tepelné roztažnosti, relaxaci a tečení kovových materiálů, což oslabuje jejich integritu. Nízké teploty však také představují problém, protože mohou snížit tažnost, odolnost proti nárazu a strukturální stabilitu materiálu. Proto je zásadní volit takové materiály a metody zpracování, které zajistí jejich spolehlivost i v těch nejextrémnějších podmínkách.
Problémy s fixačními systémy při nízkých teplotách.
Při poklesu teplot pod 0 °C dochází k výrazným přeměnám spojovacích materiálů, které mohou negativně ovlivnit bezpečnost a funkčnost spojů. Mezi hlavní problémy patří:
- Přechod od tvárnosti ke křehkosti
U mnoha kovových materiálů dochází při vystavení nízkým teplotám ke strukturním změnám. Tento jev, známý jako teplota přechodu z tvárnosti na křehkost (DBTT), způsobuje, že materiál ztrácí pružnost a stává se náchylnějším k praskání při zatížení.
Například uhlíková ocel třídy 2 není vhodná pro použití při teplotách pod bodem mrazu, protože se stává nadměrně křehkou. Aby se zabránilo náhlému praskání, je nutné volit materiály s nízkou DBTT, jako je austenitická nerezová ocel s vysokým obsahem niklu.
- Tepelné smršťování a ztráta předpětí
W bardzo niskich temperaturach materiały zmniejszają swoją objętość z powodu kurczliwości cieplnej. To může ovlivnit stabilitu spojovacího prvku a vést k:
- uvolnění spoje v důsledku snížení upínací síly,
- vnitřní pnutí a deformace u materiálů, jako jsou lehké slitiny a kompozity.
Aby se tomu zabránilo, doporučuje se používat spojovací prvky s koeficientem tepelné roztažnosti podobným materiálům spojovacího prvku nebo volit řešení s povrchovou úpravou a pružnými vložkami, které smrštění kompenzují.
- Koroze při nízkých teplotách
CAčkoli nízké teploty zpomalují chemické reakce, některé korozní jevy se v chladném a vlhkém prostředí například zhoršují:
- štěrbinová koroze – je obzvláště nebezpečná ve spojích s mikrotrhlinami,
- vodíková křehkost – vzniká v důsledku hromadění vodíku v materiálech, což vede ke ztrátě jejich mechanické pevnosti.
Pro zajištění odolnosti proti korozi v extrémních podmínkách jsou nejlepší volbou niklové slitiny a vysoce kvalitní nerezová ocel, stejně jako pásová ocel.
- Odolnost proti únavě a nárazu při nízkých teplotách
Při extrémně nízkých teplotách materiály také ztrácejí schopnost absorbovat energii. To může vést k:
- ke vzniku mikrotrhlin v důsledku cyklického zatěžování a odlehčování (únava),
- náhlému vzniku trhlin v důsledku nárazu nebo vibrací.
V aplikacích, kde jsou spojovací prvky vystaveny vibracím nebo nárazům (např. letecký průmysl, železnice a infrastruktura), je nezbytné volit materiály s vysokou pevností a ochranou proti únavě, jako jsou chrom-molybdenové legované oceli.
Spojovací prvky a nízké teploty – z jakého materiálu by měly být vyrobeny?
Výběr správného materiálu je zásadní pro zajištění vysokého výkonu při nízkých teplotách. Níže naleznete příklady materiálů, které se v těchto podmínkách dobře osvědčují:
Austenitická nerezová ocel:
- vysoká rázová a mechanická pevnost při nízkých teplotách,
- omezené riziko křehnutí materiálu,
- vynikající odolnost proti korozi.
Slitiny niklu a kobaltu:
- vynikající odolnost proti korozi a nárazu,
- zachovávají si mechanické vlastnosti až do -200 °C,
- používají se v leteckém a kryogenním průmyslu.
Titan a slitiny titanu:
- vysoký poměr pevnosti k hmotnosti,
- odolnost proti únavě a výkonnost v extrémních podmínkách,
- nízká tepelná vodivost, použitelné ve specializovaných aplikacích.
Speciální polymerní materiály:
- používané v tepelně izolačních vložkách a pouzdrech,
- vysoká odolnost proti vlhkosti a nízkým teplotám.
Dodržování norem a požadavků na certifikaci
Dodržování průmyslových norem v takto náročných podmínkách je klíčem k zajištění spolehlivosti upevňovacích systémů. Normy, jako jsou ASTM, DIN, ISO a EN, poskytují vodítka pro specifikace materiálů, mechanické vlastnosti a zkušební postupy.
Výběr certifikovaných spojovacích prvků zajišťuje splnění přísných kritérií požadovaných pro nízké teploty.
Souhrn
Výběr spojovacích prvků pro nízkoteplotní aplikace vyžaduje pečlivé posouzení materiálů, metod zpracování, konstrukce a příslušných certifikací, aby byla zaručena pevnost, bezpečnost a dlouhodobá spolehlivost materiálů.
Proto je třeba si před výběrem spojovacího systému položit řadu otázek:
Jaké materiály budou spojovány?
Jaké nátěry by měly být na spojovací prvky naneseny?
Jaká bude okolní vlhkost?
Jakou funkci bude spojovací prvek plnit?
Odpovědi na tyto otázky by vám měly pomoci vybrat správný spojovací materiál.
Pokud přemýšlíte, který výrobek bude pro vás ten pravý – podívejte se na náš sortiment na https://mocujeme.cz/produkty/. V sortimentu najdete spojovací prvky, které budou fungovat i v extrémních podmínkách. Obraťte se na nás, abychom vám nabídli výrobek na míru.
