Schroeven voor aluminium: materiaal, type en installatiehandleiding

Waarom aluminium de verkeerde schroefkeuze straft

Twee aluminium panelen die met de verkeerde schroef bij elkaar worden gehouden, kunnen er op de dag van installatie prima uitzien en achttien maanden later roeststrepen en putjes vertonen. Aluminium veroorzaakt meer kopzorgen bij het bevestigen dan bijna elk ander gewoon metaal, en het komt neer op twee afzonderlijke problemen die op één hoop worden gegooid als 'gebruik gewoon roestvrij staal'.

De eerste is galvanische corrosie. Aluminium bevindt zich hoog aan de anodische kant van de galvanische serie, wat betekent dat wanneer het in aanraking komt met een edeler metaal – roestvrij staal, messing, koper – in aanwezigheid van vocht, het aluminium zichzelf opoffert om het andere metaal te beschermen. SSINA's technisch overzicht van galvanische corrosie merkt op dat de corrosiesnelheid van aluminium sterk toeneemt zodra het rechtstreeks wordt gekoppeld aan een meer kathodisch metaal waarin regelmatig een elektrolyt aanwezig is - precies de toestand die wordt gecreëerd door een ongecoate schroef die in een vochtige verbinding zit.

Het tweede probleem is mechanisch en niet chemisch. Aluminium is zacht ten opzichte van staal, dus een schroef met het verkeerde schroefdraadprofiel of een te groot geleidegat stript eruit lang voordat de verbinding zijn nominale belasting ziet. Het oplossen van corrosie en het oplossen van strip-out vereisen verschillende beslissingen, en het behandelen ervan als één probleem is waar de meeste schroefkeuze fout gaat.

Passend schroefmateriaal bij aluminium

De veiligste materiaalcombinatie voor aluminium is aluminium zelf; een aluminium schroef in een aluminium basismetaal creëert helemaal geen galvanisch koppel, hoewel het de kracht inruilt die sommige verbindingen nodig hebben. Daarnaast hangt de juiste keuze net zoveel af van de omgeving als van de belasting:

• Aluminium schroeven — nul galvanisch risico, het beste voor lichtgewicht, spanningsarme assemblages
• Verzinkt koolstofstaal — aanvaardbaar voor droog gebruik binnenshuis; de zinklaag offert zichzelf op voordat het aluminium dat doet, maar slijt na verloop van tijd door
• RVS (304 of 316) — op zichzelf sterk en corrosiebestendig, maar reactief met aluminium en isolatie nodig in natte omgevingen of buitenomgevingen
• Messing of koper – een van de meest agressieve combinaties met aluminium; vermijd absoluut bij elke toepassing die wordt blootgesteld aan vocht

Ongecoat koolstofstaal is de enige combinatie die volledig kan worden uitgesloten. Het corrodeert aluminium door galvanische werking en roest uit zichzelf, waarbij het op beide fronten tegelijk faalt.

Zelftappende versus machineschroeven voor aluminium

Welk schroeftype past, hangt ervan af of het aluminium al een schroefdraadgat heeft. Er is behoefte aan dunne aluminium platen, extrusie of buizen zonder voorgesneden draad roestvrijstalen zelftappende schroeven , die bij het indrijven hun eigen draad afsnijden en een aparte tapstap elimineren.

Waar het aluminium onderdeel al een machinaal bewerkt of getapt gat heeft – gegoten behuizingen, geëxtrudeerde profielen met voorgevormde kanalen of samenstellingen die herhaaldelijk moeten worden gedemonteerd en opnieuw gemonteerd – kruisverzonken machineschroeven voor voorgetapte aluminium gaten houden het beter vol bij herhaalde cycli, omdat ze niet elke keer dat ze worden verwijderd en opnieuw geïnstalleerd, nieuw draadmateriaal snijden.

Voor assemblages die voortdurend trillen – behuizingen in de buurt van motoren, panelen op mobiele apparatuur – combineer je een van beide schroeftypes met veerringen voor trillingsgevoelige aluminium assemblages in plaats van alleen te vertrouwen op draadwrijving om de verbinding strak te houden.

Maatvoering en installatietechniek van het proefgat

Een te klein boorgat verwijdert de aluminium draad bij de eerste installatie; te groot geboord, en de schroef ontwikkelt nooit de juiste houdkracht. Het algemene doel is 85 tot 90 procent van de kleine diameter van de schroef voor zelftappende schroeven in aluminium - kleiner dan de verhouding die wordt gebruikt voor staal, omdat de lagere schuifsterkte van aluminium betekent dat er iets meer speling nodig is om scheuren rond het gat te voorkomen.

De rijtechniek is net zo belangrijk als de gatgrootte. Lage snelheid, hoge controle-drivers met een koppelbegrenzer voorkomen de twee meest voorkomende installatiefouten: gekruiste schroefdraad wordt te snel aangedreven en gestripte schroefdraad wordt te strak aangedraaid voorbij het punt waar het aluminium kan vasthouden. Als vuistregel geldt dat u ten minste 1,5 keer de schroefdiameter in draaddiepte moet gebruiken om voldoende uittrekweerstand te krijgen van een metaal dat zo zacht is.

Isolerende bevestigingsmiddelen om galvanische corrosie te voorkomen

Wanneer een roestvrijstalen schroef de juiste keuze is vanwege de sterkte, maar aluminium niet kan worden vervangen, sluit isolatie de opening. Roestvrijstalen platte sluitringen om ongelijksoortige metalen te isoleren – gecombineerd met een nylon of rubberen hoes, niet alleen gebruikt – verbreek het directe metaal-op-metaal contact waardoor de galvanische cel zich überhaupt kan vormen.

Naast sluitringen voegt een anti-vastloopmiddel of een diëlektrische coating op de schroefdraad een tweede barrière toe, en het loont twee keer: het vertraagt ​​de corrosie en zorgt ervoor dat roestvrijstalen schroeven niet in aluminium schroefdraden terechtkomen, een apart probleem dat niets te maken heeft met elektrochemie en alles te maken heeft met de neiging van roestvrij staal om vast te lopen onder wrijving. Compatibiliteit van bevestigingsmiddelen en plaatreferentie van Fastenal legt uit welke coatingcombinaties het beste standhouden bij veel voorkomende metaalcombinaties. Onze gids voor roestvrijstalen platte ringen en galvanische corrosiepreventie gaat dieper in op de selectie en installatie van sluitringen.

Kies tussen 304 en 316 voor aluminium constructies voor buiten

Zodra de isolatie is afgehandeld, is de resterende beslissing welke roestvrij staalsoort moet worden gespecificeerd. 304 dekt algemeen gebruik binnenshuis en in licht vochtige omstandigheden tegen lagere kosten, maar de weerstand tegen putcorrosie door chloride is beperkt. 316 voegt molybdeen toe aan de legering, wat de weerstand tegen blootstelling aan zout aanzienlijk verbetert en het de standaardkeuze maakt voor kust-, zee- of strooizoutomgevingen.

Het onderscheid is bij aluminium op de foto belangrijker dan bij staal-op-staalverbindingen, omdat een 304-schroef met putjes in de loop van de tijd een ruwer, reactiever oppervlak ontwikkelt, waardoor het zeer galvanische proces wordt versneld dat de isolatiemaatregelen moesten beheersen. Onze gedetailleerde vergelijking van 304 versus 316 roestvrijstalen bevestigingsmiddelen analyseert de legeringsverschillen en waar elke kwaliteit standhoudt.

Veel voorkomende fouten die aluminiumverbindingen strippen of corroderen

• Het boren van een te klein boorgat voor de schroef, waardoor de zachte aluminiumdraad bij de eerste installatie wordt verwijderd
• Gebruik van ongecoat roestvrij staal of koolstofstaal rechtstreeks tegen aluminium in elke buiten- of vochtige omgeving
• Zelftappende schroeven te vast aandraaien tot voorbij het punt waar de aluminium schroefdraad kan blijven zitten, vooral bij elektrische aandrijvingen met een hoog koppel
• Het overslaan van isolatieringen omdat de verbinding "niet in de buurt van water is", waarbij de luchtvochtigheid als voldoende elektrolyt wordt genegeerd
• Hergebruik van zelftappende schroeven in hetzelfde gat na demontage, wanneer de originele draad al is afgesneden en niet meer goed in elkaar past

De meeste fouten bij het bevestigen van aluminium zijn terug te voeren op een van deze problemen en niet zozeer op een fundamenteel verkeerde materiaalkeuze. Daarom is het juiste boorgat, koppel en isolatie vaak belangrijker dan alleen maar discussiëren over roestvrij staal.