Zmodyfikowana metoda kontrolowanego momentu dokręcania stanowi zaawansowane rozwiązanie stosowane przy montażu sprężanych połączeń, umożliwiające precyzyjne skręcenie wysokowytrzymałych zestawów śrubowych HV. Dzięki tej metodzie możliwe jest osiągnięcie optymalnego momentu dokręcania, co przekłada się na zwiększenie bezpieczeństwa i trwałości połączeń. Szczegółowy opis zmodyfikowanej metody kontrolowanego momentu dokręcania znajduje się w niemieckim standardzie „DASt – Richtlinie 024, Anziehen von geschraubten Verbindungen der Abmessungen M12 bis M36”, który precyzyjnie określa wymagania techniczne dla elementów o średnicach od M12 do M36.

W niniejszym artykule skupiam się wyłącznie na zmodyfikowanej metodzie kontrolowanego momentu dokręcania dotyczącej połączeń obciążonych wstępnie (sprężonych) w zestawach, które spełniają wymagania klasy K1. Zastosowanie tej metody w określonych przypadkach, opisanych w standardzie, częściowo rozwiązuje problem związany z wykorzystaniem metody K2 kontrolowanego momentu dokręcania. Metoda K2 nie cieszy się dużą popularnością ze względu na wysokie wymagania jakości dotyczące współczynnika K-factor oraz konieczność obliczania momentów dokręcania na podstawie wyników badań.

Poniżej znajduje się Tabela 1, która wyodrębnia dwie klasy mechanicznych właściwości: 10.9 oraz 8.8, oraz dopuszczalne zestawy śrubowe mogące zostać skręcone wymienioną zmodyfikowaną metodą.

Tabela 1. Wymagania dla zestawów śrubowych montowanych zmodyfikowaną metodą kontrolowanego momentu według DASt – Richtlinie 024.

Tabela 1 ma wspólne parametry, takie jak zakres średnic od M12 do M36 oraz k-klasa K1. Kluczowym elementem jest wpis dotyczący klasy K1, ponieważ wiąże się z koniecznością stosowania dwusiarczku molibdenu na nakrętkach i określaniem zgodności zestawów z normami EN 14399-1 oraz EN 14399-2.

Informacje dotyczące zmodyfikowanej metody kontrolowanego momentu dokręcania znajdują się także w dodatku do polskiego załącznika do normy PN-EN 1993-1-8:2006/NA:2011. Korzystając z tych dwóch standardów, możemy przejść dalej do omówienia redukowanego obciążenia wstępnego (Fp,C*) oraz wartości momentu dokręcania (MA).

Zredukowana siła sprężenia

Różnica między Fp,C* a Fp,C wynika z różnych wartości wykorzystanych do obliczania obciążenia wstępnego:

Fp,C=0,7*fub*As

Fp,C*=0,7*fyb*As,

Gdzie:

fub – nominalna wytrzymałość na rozciąganie śruby MPa,

As – przekrój poprzeczny śruby mm2,

fyb – nominalna granica plastyczności śruby MPa.

Porównując nominalną wytrzymałość na rozciąganie klasy 10.9 według normy ISO 898-1, wynoszącą 1000 MPa, oraz granicę plastyczności 900 MPa, otrzymujemy różnicę wynoszącą 100 MPa. Przekłada się to na przykład na różnicę obciążenia wstępnego wynoszącą 27 kN dla zestawu HV o rozmiarze M24, spełniającego klasę 10.9.

Podczas korzystania z tej metody montażu należy zwracać uwagę na wymagania dotyczące sprężanych połączeń zawarte w normach EN 1090-2 oraz EN 1993-1-8 i koniecznie ich przestrzegać. Procedura montażu nie może być stosowana w połączeniach typu B, C i E, jeśli stan graniczny zależy od obciążenia wstępnego Fp,C. Ważne jest także, aby chronić zestawy przed brudem i wilgocią, a dodatkowe smarowanie nakrętek jest zabronione. Klucze używane do montażu powinny spełniać wymagania dokładności ±4% zgodnie z świadectwem kalibracji.

Zestawy śrubowe HV (EN 14399-4 lub EN 14399-8 – klasa 10.9)

Podczas montażu zestawów śrubowych HV (opisanych w Tabeli 1) za pomocą zmodyfikowanej metody kontrolowanego momentu, należy kierować się wartościami przedstawionymi w Tabeli 2. Pierwszym krokiem jest ustalenie maksymalnego momentu obrotowego wstępnego (MVor), który powinien być mniejszy lub równy 0,75MA. Wartości dla tego kroku w tabeli są zaokrąglone. Drugim krokiem jest moment obrotowy finalny (MA), który stanowi ostateczną przyłożoną wartość momentu obrotowego.

Tabela 2. Parametry zmodyfikowanej metody kontrolowanego momentu według DASt – Richtlinie 024 dla zestawów śrubowych HV (EN 14399-4 lub EN 14399-8 – klasa 10.9) w k-klasie K1

Zestawy śrubowe w klasie 8.8

Montaż zestawów śrubowych w klasie 8.8 ujętych w Tabeli 1 wykonuje się analogicznie jak dla zestawów HV, przestrzegając wartości dokręcenia zapisanych w Tabeli 3.

Tabela 3. Parametry zmodyfikowanej metody kontrolowanego momentu według DASt – Richtlinie 024 dla zestawów śrubowych o klasie wytrzymałości 8.8 zgodnych z EN 14399-1 z klasą K1

Ocena zestawów śrubowych HV i klasie 8.8

Sposób kontroli i sprawdzania zestawów śrubowych w trakcie i po montażu jest taki sam dla obu przypadków wymienionych w Tabelach 2 i 3. Szczegółowy opis wymagań jest przedstawiony w Tabeli 4. Sprawdzenie odbywa się zgodnie z dwoma głównymi wytycznymi. Pierwszym krokiem jest sprawdzenie, czy zestawy są całkowicie dokręcone. Drugim krokiem jest obrót kluczem z zastosowaniem kontrolnego momentu dokręcania o wartości 1,10MA.

Tabela 4. Sposób oceny zestawów śrubowych sprężonych zmodyfikowaną metodą kontrolowanego momentu według DASt – Richtlinie 024

Zestawy śrubowe SB wg EN 15048

W przypadku zestawów śrubowych SB klasy 8.8 zgodnych z normą EN 15048, niemożliwe jest zastosowanie powyższych metod montażu. Wynika to z braku spełnienia wymagań standardu EN 14399-1 i -2. Mimo zgodności komponentów, takich jak śruba, nakrętka i podkładki, istnieje ryzyko, że współczynnik K-factor będzie miał inną wartość niż wymagana, co prowadzi do niedokładnego osiągnięcia wymaganej siły. Nakrętki używane w zestawach SB nie są pokrywane dwusiarczkiem molibdenu.

Podsumowanie

Wykorzystanie zmodyfikowanej metody kontrolowanego momentu dokręcania dla zestawów śrubowych klasy K1 stanowi alternatywę, jeśli chcemy zastosować wyłącznie moment obrotowy w procesie montażu. Należy jednak pamiętać o konieczności smarowania nakrętek dwusiarczkiem molibdenu, co zapewnia spełnienie wymagań klasy K1. Bez tego warunku niemożliwe będzie zapewnienie stabilności tarcia i otrzymania powtarzalnego sprężenia wszystkich śrub w połączeniu.