Kierretanko – täysin kierretty sylinterimäinen tanko, jossa ei ole päätä kummassakaan päässä – on yksi tärkeimmistä ja monipuolisimmista kiinnityskomponenteista teollisuudessa, rakentamisessa ja konepajateollisuudessa. Toisin kuin tavallinen pultti tai hatturuuvi, joka on yksisuuntainen kiinnitin, joka on suunniteltu kiinnittämään toisesta päästä, täyskierteistä tankoa voidaan käyttää kaksisuuntaisesti: se hyväksyy mutterit, kytkimet tai muut kierteitetyt komponentit molemmissa päissä, pituudellaan tai missä tahansa määritellyssä paikassa. Tämä joustavuus tekee siitä välttämättömän monissa sovelluksissa, joita perinteinen päällinen kiinnitin ei voi palvella.
Laajemmassa kierretankokategoriassa erityinen muunnelma - kuusiokantainen ruuvitanko - lisää kuusikulmaisen pään kierrevarren toiseen päähän. Tämä modifikaatio puuttuu tavallisen kierretangon keskeiseen rajoitukseen: ilman päätä tavallista kierretankoa ei voida kiristää toisesta päästä ilman saatavilla olevaa mutteria tai kytkintä. Tunkkisovelluksiin ja johtoruuvien käyttöön tarkoitettu kuusiokantainen ruuvitanko yhdistää tangon täyspitkän kierteen kuusiokolopään positiiviseen käyttövoimaan, mikä mahdollistaa vääntömomentin yhdestä päästä siirtäen samalla lineaarista voimaa kierteen läpi vartta pitkin.
Näiden kahden tuotetyypin suunnitteluerojen, mittastandardien, materiaalilaatujen ja toiminnallisten sovellusten ymmärtäminen on lähtökohta tarkalle määrittelylle ja hankinnalle.
Täyskierteinen tankotango – jota kutsutaan myös kaikki kierretankoiksi, nastatangoksi tai allthreadiksi – on tangon pituus, joka on kierretty jatkuvasti päästä päähän ilman kierteittämätöntä tavallista varsiosaa. Kierteet jatkavat tangon koko käyttöpituutta, jolloin mutterit, liittimet tai haarukkapäät voidaan sijoittaa mihin tahansa tangon varrella ja säätää asennuksen jälkeen.
Täyskierretangot valmistetaan kahdella menetelmällä, joista jokainen vaikuttaa valmiin tuotteen mekaanisiin ominaisuuksiin:
Täyskierretangon kierremuoto määrittää sen yhteensopivuuden vastinmutterien ja kytkimien kanssa, sen kantavuuden kiinnitettyä pituusyksikköä kohti ja sen soveltuvuuden tiettyihin mekaanisiin toimintoihin:
Täyskierretankoa valmistetaan vakiopituuksina 1 metri, 2 metriä, 3 metriä ja 6 metriä metrimarkkinoilla ja 3 jalkaa, 6 jalkaa ja 12 jalkaa pituuksina keisarillisilla markkinoilla. Räätälöidyt pituudet leikataan tilauksesta tiettyihin sovelluksiin. Kaupallisesti varastossa olevien kierretankojen halkaisijaalueet vaihtelevat tyypillisesti M6:sta M52:een metrisenä ja 1/4 tuumasta 2 tuumaan yhtenäistetyissä tuumasarjoissa. Suuremmat halkaisijat ovat tilattavissa erikoistuottajilta.
Täyskierretangon kierteen toleranssiluokka määrittää, kuinka tarkasti kierremittoja ohjataan. Yleisessä rakennuskäytössä 6g (metrinen) tai 2A (yhtenäinen tuuma) toleranssi on vakiona. Tarkkoihin johtoruuviin ja mekaanisiin voimansiirtosovelluksiin on määritetty tarkemmat toleranssiluokat (4g tai 6H metrisenä, sovitettuna tarkkuusmuttereihin) välyksen minimoimiseksi ja tasaisen, ennustettavan aksiaalisen liikkeen varmistamiseksi.
Täyskierretankoa valmistetaan useista materiaalilajeista, joiden lujuustasot vaihtelevat merkittävästi. Oikea laatu riippuu tangon käytön aikana kestävistä veto-, leikkaus- ja väsymiskuormituksista:
| Arvosanan nimitys | Materiaali | Minimaalinen vetolujuus | Tyypilliset sovellukset |
|---|---|---|---|
| ASTM A307 luokka A | Vähähiilinen teräs | 414 MPa (60 000 psi) | Yleisrakennus, ripustimet, kevytrakenne |
| ASTM A193 B7 | Seosteräs (Cr-Mo), karkaistu ja karkaistu | 862 MPa (125 000 psi) | Korkeapainelaipat, paineastiat, korotettu lämpötila |
| ISO-ominaisuusluokka 4.8 (metrinen) | Matala- ja keskihiilinen teräs | 420 MPa | Yleiskäyttöinen metrinen rakennetanko |
| ISO-ominaisuusluokka 8.8 (metrinen) | Keskihiiliteräs, karkaistu ja karkaistu | 800 MPa | Rakenne-, kone-, suuren kuormituksen kokoonpanot |
| A2-70 ruostumaton (metrinen) | Austeniittista ruostumatonta 304 ekvivalenttia | 700 MPa | Elintarvikkeet, lääkkeet, ulkoilu, syövyttävät ympäristöt |
| A4-80 ruostumaton (metrinen) | Austeniittista ruostumatonta 316 ekvivalenttia | 800 MPa | Meri-, kloridi-, kemiallinen altistuminen |
Täyskierteisen tankotangon monipuolisuus johtuu siitä, että se on rakenneelementti, jolla ei ole luontaista suuntausta – mikä tahansa kohta sen pituudella voi hyväksyä mutterin, kytkimen tai haarukan, ja käyttökelpoinen pitopituus voidaan asettaa asennuksen yhteydessä vastaamaan todellista liitoksen paksuutta sen sijaan, että sitä rajoittaisi kiinnittimen kiinteä pituus. Tämä säädettävyys tekee kierretankosta vakioratkaisun moniin rakenteellisiin ja mekaanisiin sovelluksiin.
Kierretanko on yksi tärkeimmistä kiinnityselementeistä alakattojärjestelmissä, mekaanisissa ja sähköisissä (M ja E) huoltoripustimissa sekä putkitukikokoonpanoissa liike- ja teollisuusrakennuksissa. Kierretangon leikatut pituudet yhdistävät kattoankkurit kiinnikkeisiin, trapetsikokoonpanoihin, putkikiinnittimiin ja tukikanavaan kokoonpanoissa, jotka voidaan koota ja säätää paikan päällä vastaamaan todellista kattokorkeutta ja huoltoreititystä. Mahdollisuus leikata kierretanko haluttuun pituuteen ja asentaa vakiomutterit ja liittimet ilman erityistä työstöä tekee siitä huomattavasti joustavamman kuin vastaavat pulttiliitokset, joissa käytetään päätykiinnittimiä.
Teräsbetonirakenteessa kierretanko valetaan betoniin tai ankkuroidaan epoksilla kierteitettyjen liitoskohtien muodostamiseksi rakenneteräskiinnikkeille, pohjalevyille, koneen jaloille ja seismiselle jäykistykselle. ASTM F1554 määrittelee vaatimukset ankkuripulttitangolle, jota käytetään näissä rakenteiden perustussovelluksissa, ja luokat 36, 55 ja 105 kattavat useita myötö- ja vetolujuusvaatimuksia.
Kääntösoljet – säädettävät kiristyslenkit, joissa on oikea kierretanko toisessa päässä ja vasen kierretanko toisessa – käyttävät täyskierretankoa ydinosanaan. Kääntönukon rungon pyörittäminen vie samanaikaisesti molemmat tangon päät runkoon (lyhenee kokoonpanoa ja lisää jännitystä) tai vetää ne pois (pidentää kokoonpanoa ja vähentää jännitystä). Tätä in-line-kiristystoimintoa käytetään rakenteiden jäykistyksissä, kaapelinkannattimissa, teatteritakilassa, veneessä seisovassa takilassa ja kaikissa sovelluksissa, jotka edellyttävät kiristysosan säädettävää jännitystä irrottamatta päätyliitoksia.
Täyskierteistä tankoa, joka on leikattu määrättyihin pituuksiin ja varustettu painavilla kuusiomuttereilla molemmissa päissä, käytetään pultteina laippaputkien liitoksissa prosessiputkissa, paineastioissa ja lämmönvaihtimissa. ASME PCC-1 -ohjeet painerajapulttilaippaliitoskokoonpanoa varten määrittelevät näiden liitosten materiaalin, kierteen muodon, mutterin kiinnityksen ja kiristysjärjestyksen. Nastapultit korkean lämpötilan ja korkean paineen huoltoon valmistetaan tyypillisesti ASTM A193 B7:ään (seosteräs), joissa on A194 2H raskaat kuusiomutterit vakiona vastinmutterilajina.
Kierretankoa – erityinen muunnelma, jossa on karkeampi, pyöristetympi kierremuoto, joka on suunniteltu nopeaan kiinnittymiseen siipimuttereihin ja kierrekierteisiin – käytetään laajasti betonimuotteissa ja sulkujärjestelmissä. Kierremuoto mahdollistaa mutterin kiinnittämisen ja irrottamisen yhdellä kädellä, mikä on tärkeää muottilevyjen nopeassa asennuksessa ja irrotuksessa. Tavallisilla kuusiomuttereilla varustettua tavallista kierretankoa käytetään raskaammissa läpivientisovelluksissa, joissa märän betonin aiheuttama suurempi sivupaine vaatii rakenteellisen kapasiteetin vakiokierrekytkentäpituudella.
Kuusiokoloinen ruuvitanko on kierretanko, jonka toiseen päähän on muodostettu tai taottu kuusikulmainen pää. Täyspitkän kierteitetyn varren ja kuusiopään yhdistelmä luo komponentin, joka voi siirtää sekä pyörimismomenttia (kuusiopään läpi) että lineaarista voimaa (kierteen läpi) yhdessä elementissä. Tämä on erilainen toiminnallinen vaatimus kuin tavallisella kiinnikkeellä: tanko ei ole ensisijaisesti kiristyslaite, vaan mekaaninen liikkeenmuunnin, joka muuttaa kuusiopään pyörivän sisäänmenon kierrettä pitkin kulkevan mutterin tai lyijymutterin lineaariseksi siirtymäksi.
Jakkiruuvi on laite, joka muuntaa pyörivän liikkeen lineaariseksi liikkeeksi kierteitetyn liitännän kautta. Kuusiokoloinen ruuvin tanko on nosturiruuvikokoonpanon käyttöelementti: kuusiokanta kytketään jakoavaimella, räikkäällä tai moottorikäyttöisellä käyttölaitteella, ja tuloksena oleva pyöriminen siirtää tai vetää kierretankoa eteenpäin suhteessa kiinteään mutteriin tai lyijymutteriin. Nosturiruuvin mekaaninen etu on kuusiokantan vääntömomentin suhde varren päässä olevaan lineaariseen työntövoimaan, joka määräytyy kierteen nousun ja syöttövoiman kohdistuksen säteen mukaan.
Pienempi kierteen nousu tuottaa suuremman mekaanisen edun (enemmän lineaarista työntövoimaa syöttömomenttiyksikköä kohti), mutta hitaamman lineaarisen liikeradan kierrosta kohden ja suuremman takertumisalttiuden, jos kierre ei ole hyvin voideltu. Karkeampi jako tuottaa nopeamman lineaarisen liikeradan ja pienemmän mekaanisen edun, ja se on itsepuhdistuvampi likaisissa tai saastuneissa ympäristöissä. Kierremuotovalinta nosturiruuvisovelluksiin on tasapaino näiden tekijöiden välillä, ja kuorman suuruus, kulkunopeus ja voiteluolosuhteet vaikuttavat kaikki optimaaliseen valintaan.
Vakiomuotoisia 60 asteen V-kierremuotoja (UNC, UNF, ISO metriikka) käytetään monissa kuusiokantaisessa ruuvitankotukissa, erityisesti pienemmillä kuormitustasoilla, joissa kierteiden kosketusjännitykset ovat V-kierteen kyljessä. V-kierteen 60 asteen kylkikulma luo kuitenkin merkittävän säteittäisen voimakomponentin (kierteen kylkien kiilavaikutus), joka lisää kitkaa ja vähentää tehokkuutta verrattuna aksiaalisesti suuntautuneeseen kierreprofiiliin.
Suuremman kuormituksen voimansiirtoon ja vaativampiin nosturiruuvisovelluksiin on määritelty puolisuunnikkaan muotoiset ja ACME-kierteet:
Tärkeä suunnittelunäkökohta nosturiruuvin kuusiokantaisen ruuvitangon valinnassa on, onko kierre itselukittuva vai kunnostettu. Itselukittuva kierre pitää paikkansa kuormituksen alaisena ilman ulkoista jarrutusta, kun käyttötulo poistetaan – kierteen kitka on riittävä vastustaakseen aksiaalisen kuormituksen aiheuttamaa taaksepäin ajamista. Kunnostuskierre pyörii takaisin kuormitettuna, jos käyttömomentti poistetaan, mikä vaatii ulkoisen jarrun tai lukitusmekanismin pitämään asennon.
Itselukittuva ehto täyttyy, kun kierteen johtokulma on pienempi kuin kierteen rajapinnan kitkakulma. Useimmissa tavallisissa V-kierre- ja ACME-kierreyhdistelmissä, joissa on teräs-teräs-kosketin ja tyypillinen voitelu, kierre on itselukittuva – minkä vuoksi pultin mutteri ei löysty yksinkertaisesti kohdistuvasta kuormituksesta. Tehokkaissa lyijyruuvissa, jotka on suunniteltu minimoimaan kitkaa (kuten niitä, joita käytetään CNC-työstökoneissa, joissa on kierrättävät kuulamutterikokoonpanot), kierre voidaan suunnitella tarkoituksella peruskorjausta varten, koska tämä mahdollistaa käytetyn elementin asennon uudelleen kevyellä ulkoisella voimalla ilman, että vaaditaan takaiskumomenttia.
Kuusiokoloisia ruuvitankoja käytetään useissa tunkissa, nostossa ja lineaarisessa asemointisovelluksissa:
Voimansiirto- tai tunkkisovelluksen kuusiokantaisen ruuvitangon materiaalivaatimukset eroavat rakenteellisen kiinnittimen vaatimuksista. Vetolujuuden lisäksi on arvioitava kierteen kosketusjännitys (Hertzian kosketuspaine vastakkaisten kierteiden kylkien välillä), kulutuskestävyys, väsymisikä syklisessä kuormituksessa ja joissakin sovelluksissa korroosionkestävyys.
Keskihiiliteräs (AISI 1045 tai vastaava) ja seosteräs (AISI 4140, 4340) ovat yleisimpiä materiaaleja teollisissa kuusiokantaisissa ruuvitangoissa ja nosturiruuvikokoonpanoissa. Keskihiiliteräs tarjoaa riittävän yhdistelmän lujuutta, työstettävyyttä ja kierteiden vierintäkykyä useimpiin tunkki- ja nostosovelluksiin. Seosteräslajit 4140 ja 4340, lämpökäsitelty vaadittuun lujuustasoon, on tarkoitettu korkean kuormituksen ja korkean syklin sovelluksiin, joissa suurempi ydinlujuus, parempi väsymiskestävyys ja parempi pintakovuusvaste lämpökäsittelyyn oikeuttavat materiaalikustannuspalkkion.
Kierteen tehokkuuteen ja käyttöikään nosturiruuvisovelluksissa vaikuttavat merkittävästi tangon pintakäsittely ja voitelumenetelmä. Ennen rasva- tai öljyvoiteluainetta levitetty sinkkifosfaattipinnoite (Parkerizing) parantaa voiteluaineen pysyvyyttä kierteen pinnalla ja vähentää alkukulumista pinnoituksen aikana. Kierrereunojen kovakromipinnoitusta käytetään korkean syklin tarkkuuslyijyruuvisovelluksissa kulutuksenkestävyyden parantamiseksi. Ulkokäyttöön tai syövyttävään ympäristöön on määrätty sinkitys, kuumasinkitys tai ruostumaton terästanko, ja valinta on tasapainotettu sovelluksen kierteiden toleranssivaatimusten kanssa - paksummat pinnoitteet vähentävät tangon ja mutterin kierteiden välistä tehokasta välystä.
Voimansiirron nosturin ruuvikokoonpanoissa lyijymutteri (mutteri, joka kulkee ruuvitankoa pitkin tai mutteri, jonka suhteen sauva etenee) on usein valmistettu pehmeämmästä materiaalista kuin tanko - tyypillisesti pronssi-, messinki- tai asetaalipolymeeri (Delrin). Tämä materiaalipari tekee mutterista tarkoituksella uhrautuvan kulumisosan. Kuluneen pronssisen mutterin vaihtaminen on huomattavasti halvempaa ja helpompaa kuin koko ruuvitangon vaihtaminen, joten mutteri on suunniteltu kulumaan ensisijaisesti samalla kun tanko säilyttää mittatarkkuutensa paljon pidemmän käyttöiän ajan. Pronssimutterit tarjoavat myös luonnostaan paremman voitelun pysyvyyden ja pienemmän kitkan kuin teräs-teräs-parit, mikä parantaa voimansiirron tehokkuutta ja pienentää tietyn työntövoiman vaatimaa vääntömomenttia.
Ostajille, insinööreille ja hankintatiimeille, jotka määrittelevät täyskierretangon tai kuusiokantaisen ruuvitangon nosturi- ja voimansiirtosovelluksiin, seuraavat parametrit edustavat tarkkoja tuotespesifikaatioita ja toimittajaviestintää varten tarvittavia vähimmäistietoja:
Teräsrakenne M20*120 sinkityt erittäin lujat pultit
Hiiliteräs M16×300 Grade 8.8 galvanoitu / musta täyskierretanko
M12*40 hiiliteräksen mustat lujat pultit
ASTM A194 B7 mustat raskaat kuusiomutterit
Hiiliteräksinen kuumasinkitty T-pääpultti DIN 186
ASTM F1554 hiiliteräksinen kuumasinkitty ankkuripultti