Skruer for aluminium: Materiale, type og installasjonsveiledning

Hvorfor aluminium straffer feil skruevalg

To aluminiumsplater holdt sammen med feil skrue kan se helt fine ut på installasjonsdagen og vise ruststriper og groper atten måneder senere. Aluminium forårsaker mer festehodepine enn nesten noe annet vanlig metall, og det kommer ned til to separate problemer som blir klumpet sammen som "bare bruk rustfritt."

Den første er galvanisk korrosjon. Aluminium sitter høyt på den anodiske enden av den galvaniske serien, noe som betyr at når det berører et mer edelt metall - rustfritt stål, messing, kobber - i nærvær av fuktighet, ofrer aluminiumet seg for å beskytte det andre metallet. SSINAs tekniske oversikt over galvanisk korrosjon bemerker at aluminiums korrosjonshastighet akselererer kraftig når det er direkte koblet til et mer katodisk metall med en elektrolytt som regelmessig er tilstede - akkurat tilstanden som skapes av en ubelagt skrue som sitter i en fuktig skjøt.

Det andre problemet er mekanisk, ikke kjemisk. Aluminium er mykt i forhold til stål, så en skrue med feil gjengeprofil eller et overdimensjonert pilothull løsner lenge før skjøten ser sin nominelle belastning. Å løse for korrosjon og løse for striping krever forskjellige beslutninger, og å behandle dem som ett problem er der de fleste skruevalg går galt.

Matchende skruemateriale til aluminium

Den sikreste materialmatchen for aluminium er aluminium i seg selv - en aluminiumsskrue i et aluminiumbasemetall skaper ingen galvanisk par i det hele tatt, selv om den bytter bort styrke som noen ledd trenger. Utover det avhenger det riktige valget av miljøet så mye som belastningen:

• Aluminiumsskruer — null galvanisk risiko, best for lette sammenstillinger med lav spenning
• Forsinket karbonstål — akseptabelt for tørr, innendørs bruk; sinkbelegget ofrer seg selv før aluminiumet gjør det, men det slites over tid
• Rustfritt stål (304 eller 316) - sterk og korrosjonsbestandig i seg selv, men reaktiv med aluminium og trenger isolasjon i våte eller utendørs omgivelser
• Messing eller kobber — blant de mest aggressive sammenkoblingene med aluminium; unngå direkte i enhver applikasjon utsatt for fuktighet

Ubelagt karbonstål er den eneste kombinasjonen å utelukke helt. Den korroderer aluminium gjennom galvanisk virkning og ruster av seg selv, og svikter på begge fronter samtidig.

Selvgjengende vs maskinskruer for aluminium

Hvilken skruetype som passer avhenger av om aluminiumet allerede har gjenget hull. Tynn aluminiumsplate, ekstrudering eller rør uten forhåndskuttet gjenger krever selvgjengende skruer i rustfritt stål , som kutter sin egen tråd etter hvert som de kjøres inn og eliminerer et separat tappetrinn.

Der aluminiumsdelen allerede har et maskinert eller tappet hull - støpte hus, ekstruderte profiler med forhåndsformede kanaler, eller sammenstillinger som må demonteres og settes sammen gjentatte ganger - kryssfordelte maskinskruer for forhåndsgjengede aluminiumshull holder seg bedre over gjentatte sykluser, siden de ikke kutter nytt trådmateriale hver gang de fjernes og installeres på nytt.

For sammenstillinger som ser kontinuerlig vibrasjon – innkapslinger nær motorer, paneler på mobilt utstyr – kobles en av skruene med fjærskiver for vibrasjonsutsatte aluminiumsenheter heller enn å stole på trådfriksjon alene for å holde skjøten tett.

Dimensjonering av pilothull og installasjonsteknikk

Et pilothull som er boret for lite, striper aluminiumsgjengen ved den første installasjonen; boret for stort, og skruen utvikler aldri ordentlig holdekraft. Det generelle målet er 85 til 90 prosent av skruens mindre diameter for selvskruende skruer i aluminium - mindre enn forholdet som brukes for stål, siden aluminiums lavere skjærstyrke betyr at den trenger litt mer klaring for å unngå sprekker rundt hullet.

Kjøreteknikk betyr like mye som hullstørrelse. Drivere med lav hastighet og høy kontroll med dreiemomentbegrenser forhindrer de to vanligste installasjonsfeilene: kryssgjenging fra å kjøre for fort, og avisolerte gjenger fra å overdreie momentet forbi punktet hvor aluminiumet kan holde. Som en tommelfingerregel, koble til minst 1,5 ganger skruediameteren i gjengedybde for å få tilstrekkelig uttrekksmotstand fra et så mykt metall.

Isolerende festemidler for å forhindre galvanisk korrosjon

Når en rustfri skrue er det riktige valget for styrke, men aluminium ikke kan byttes ut, lukker isolasjon gapet. Flate skiver i rustfritt stål for å isolere forskjellige metaller — sammen med en nylon- eller gummihylse, ikke brukt alene — bryte den direkte metall-til-metall-kontakten som lar den galvaniske cellen dannes i utgangspunktet.

Utover skiver, legger et anti-festemiddel eller et dielektrisk belegg på skruegjengene en ekstra barriere, og det lønner seg to ganger: det bremser korrosjon og hindrer rustfrie skruer fra å gnage i aluminiumgjenger, et eget problem som ikke har noe med elektrokjemi å gjøre og alt å gjøre med rustfritt ståls tendens til å feste seg under friksjon. Fastenals festekompatibilitet og pletteringsreferanse angir hvilke beleggskombinasjoner som holder seg best på tvers av vanlige metallparinger. Vår guide til flate skiver i rustfritt stål og galvanisk korrosjonsforebygging dekker valg av vaskemaskin og installasjon i mer dybde.

Velg mellom 304 og 316 for utendørs aluminiumsenheter

Når isolasjonen er håndtert, er den gjenværende avgjørelsen hvilken rustfri kvalitet som skal spesifiseres. 304 dekker generell innendørs og mildt fuktig bruk til en lavere kostnad, men motstanden mot kloriddrevet gropkorrosjon er begrenset. 316 tilsetter molybden til legeringen, noe som forbedrer motstanden mot salteksponering og gjør den til standardvalget for kyst-, marine- eller avisingssaltmiljøer.

Skillet betyr mer med aluminium på bildet enn det gjør med stål-til-stål-skjøter, siden en 304-skrue med groper utvikler en grovere, mer reaktiv overflate over tid - og akselererer selve den galvaniske prosessen isolasjonstiltakene var ment å kontrollere. Vår detaljert sammenligning av 304 versus 316 festemidler i rustfritt stål bryter ned legeringsforskjellene og hvor hver karakter holder mål.

Vanlige feil som stripper eller korroderer aluminiumskjøter

• Boring av et pilothull som er underdimensjonert for skruen, som fjerner den myke aluminiumsgjengen ved første installasjon
• Bruk ubestrøket rustfritt eller karbonstål direkte mot aluminium i alle utendørs eller fuktige omgivelser
• Overtrekkende selvskruende skruer forbi punktet aluminiumsgjengen kan holde, spesielt med kraftdrivere med høye momentinnstillinger
• Hopp over isolasjonsskiver fordi skjøten "ikke er i nærheten av vann", ignorerer omgivelsesfuktighet som en tilstrekkelig elektrolytt
• Gjenbruk av selvskruende skruer i samme hull etter demontering, når den originale gjengen allerede er kuttet og ikke vil gå rent inn igjen

De fleste festefeil i aluminium sporer tilbake til en av disse i stedet for et fundamentalt feil materialvalg – og derfor er det ofte viktigere å få styrehullet, dreiemomentet og isolasjonen riktig enn å diskutere rustfri kvalitet alene.