Precyzja w warsztacie i nie tylko

Połączenia różnych elementów muszą być dokręcone z określoną siłą. Wbrew obiegowym przekonaniom zbyt mocne dokręcenie śruby czy nakrętki nie jest korzystne i może je po prostu uszkodzić. Dlatego tak ważne jest posługiwanie się narzędziami dynamometrycznymi. (Fot. Wera)

Pozwalają one na skalibrowanie momentu i dokręcenie połączeń z określoną jego wartością. Użycie za dużej siły może bowiem w najlepszej sytuacji powodować po prostu trudności z odkręceniem. W najgorszej może doprowadzić z kolei do uszkodzenia, np. zerwania, gwintu podczas dokręcania. Jeżeli siła będzie za mała, może dojść do powstawania luzów i problemów ze stabilnością. Dlatego tak ważne jest dokręcanie połączeń z odpowiednim momentem obrotowym.

Narzędzia dynamometryczne szczególnie przydatne będą w warsztatach samochodowych. Za sztandarowy przykład połączeń, które należy dokręcać z określoną siłą, można przyjąć nakrętki kół. Zbyt słaba siła naturalnie sprawi, że połączenie będzie niestabilne, a auto będzie stanowić niebezpieczeństwo podczas eksploatacji. Z kolei użycie zbyt dużej siły może spowodować, że w razie awarii i koniecznej wymiany koła nie będziemy w stanie go odkręcić, mając przy sobie jedynie klucz z krótkim chwytem. Inny przykład ze świata motoryzacji to konieczność dokręcenia połączeń głowicy silnika spalinowego z określoną siłą.

Nie jest to jednak jedyna branża, w której ważne jest dokręcanie połączeń z odpowiednim momentem. Stąd bogata oferta narzędzi dynamometrycznych dla elektryków i przeznaczonych do prac precyzyjnych. 

Wkrętaki dynamometryczne

Jeśli niezbędna jest kontrola siły, z jaką dokręca się śrubę lub wkręt, należy zastosować wkrętak dynamometryczny. Używa się ich najczęściej w drobnych połączeniach. Dlatego też zakres momentu dokręcania zaczyna się już nawet od 0,02 Nm. Maksymalna wartość momentu obrotowego wkrętaków wynosi zazwyczaj do 6 Nm.

Oczywiście, dwie skrajne wartości dotyczą różnych modeli urządzeń, a nie jednego, które pracowałoby w całym zakresie od 0,02 do 8,8 Nm. Dla pojedynczego narzędzia zakres to np. od 3 do 6 Nm. Jeżeli użytkownik wykorzystuje narzędzie do powtarzalnych czynności, w których wartość momentu jest niezmienna, pożądanym rozwiązaniem mogą być wkrętaki dynamometryczne stałe. Ich wartość momentu dokręcania jest ustalana fabrycznie, bez możliwości regulacji. Producent może ustawić tego typu urządzenie fabrycznie na wartość wymaganą przez użytkownika. W bardziej zaawansowanych modelach wartość momentu obrotowego podczas odkręcania może być nielimitowana, co pozwala wykorzystać urządzenie do luzowania połączeń. Wartość ustalonego fabrycznie momentu obrotowego może być regulowana w zakresie ustalonym dla danego narzędzia.

Odbywa się to jednak tylko w laboratorium pomiarowym. Podczas dokręcania połączenia o osiągnięciu pożądanego momentu obrotowego użytkownika informuje wyraźnie słyszalne kliknięcie.

Forma wkrętaka może być tradycyjna, może też on być wyposażony w rękojeść pistoletową. Zawsze stosuje się wymienne końcówki wkrętakowe, które pozwalają użyć narzędzia do niemal każdego rodzaju pracy. Warto zwrócić uwagę na jakość mechanizmu szybkomocującego do grotów i końcówek, który powinien być wyposażony w blokadę. Większość standardowych wkrętaków jest zgodna ze złączem sześciokątnym 1/4”. Modele przeznaczone do prac precyzyjnych, np. z elektroniką, jak smartfony czy aparaty cyfrowe, są wyposażone w gniazdo Halfmoon i HIOS 4 mm.

Specyficznym rodzajem wkrętaka dynamometrycznego jest wskaźnik. Nie ma wymiennej końcówki, tylko jeden określony typ, np. Torx czy Hex Plus. Moment obrotowy jest ustawiony na stałe, a przed ingerencją w mechanizm dynamometryczny zabezpiecza plomba. Wskaźniki dynamometryczne dostępne są również z rękojeścią poprzeczną w formacie typu „T”. Wypełnia ona szczelnie dłoń i minimalizuje straty siły. 

Wkrętaki dynamometryczne obsługują niewielki moment dokręcania, na rynku znajdziemy także modele do prac precyzyjnych. (Fot. Wera)

Klucze dynamometryczne

To jedne z najpopularniejszych tego typu urządzeń, stosowane np. w warsztatach ogólnomechanicznych czy przemyśle ciężkim. Klucze dynamometryczne mogą pozwolić na dokręcanie połączeń z momentem nawet 2000 Nm. Narzędzia cechujące się takimi parametrami będą charakteryzować się również dużymi wymiarami – długość może sięgać nawet 140 cm, a masa ok. 18 kg. Dlatego też niezbędna jest ich solidna konstrukcja, która zapewni wytrzymałość przy pracy z dużą siłą. Klucz może być dostępny z grzechotką i zabierakiem o określonym rozmiarze, który służy do mocowania różnych nasadek. Rozmiar zabieraka zależy przede wszystkim od zakresu momentu obrotowego, z jakim pracuje klucz. Im jest on większy, tym większe nasadki są stosowane. Możliwość przełożenia zabieraka pozwala na zmianę kierunku działania, np. z prawego na lewy. Dostępne są również klucze, w których grzechotka z zabierakiem jest oddzielnym, demontowanym elementem. Dzięki temu przy użyciu odpowiedniej końcówki możliwe jest stosowanie nasadek o różnych mocowaniach. Klucze dynamometryczne mogą być również dostępne w wersji do stosowania końcówek wtykowych. Popularne rozmiary czworokątnego czopa wtykowego to 9 × 12 i 12 × 18 mm. Zalety tego typu kluczy to łatwość wymiany końcówek. Daje to pole do wykorzystania np. nasadek z różnymi gniazdami czy bitów. Ciekawostką są końcówki wtykowe, do których można przyspawać nawet swój własny niestandardowy osprzęt roboczy.

Klucz może być dostarczany samodzielnie w etui lub w zestawie z akcesoriami. Zazwyczaj znajdziemy w nich takie elementy jak końcówki wkrętakowe i nasadki czy przedłużki. Wszystko jest dostarczane w wygodnym transporterze. Producenci często formują swoje zestawy tak, aby były przydatne konkretnym branżom, np. serwisom rowerowym czy samochodowym.

Klucze dynamometryczne mogą być wykonane z dobrej jakości stali chromowo-molibdenowej (CrMo). Takie narzędzia cechują się zwiększoną odpornością na korozję. Molibden sprawia, że materiał jest także bardziej rozciągliwy, i zapobiega deformacjom. Narzędzia ze stali CrMo są wytrzymałe, a przy tym mają mniejszą masę niż wykonane z innych stopów.

Popularnym materiałem w tańszych narzędziach jest stal chromowo-wanadowa (CrV). Zastosowanie chromu zwiększa odporność na korozję oraz ścieranie się. Stal jest także bardziej podatna na hartowanie. Dzięki wanadowi zwiększa się ciągliwość stali w trakcie obróbki termicznej. Dlatego nie ulega ona deformacjom i jest odporniejsza na działanie wysokich temperatur. 

Klucz dynamometryczny jest podstawowym wyposażeniem warsztatu samochodowego. Wykorzystuje się go nie tylko do dokręcania kół. (Fot. Högert Technik)

Właściwy moment obrotowy

W jakim zakresie powinien pracować klucz dynamometryczny? Zależy to od zadań, jakie przed nim będą stawiane. Nie da się ukryć, że jest to popularny sprzęt w warsztacie samochodowym, a tam czekają na niego różne wyzwania, np. dokręcanie kół, głowicy silnika, świecy zapłonowej czy elementów z tworzywa sztucznego z delikatnymi połączeniami. W praktyce więc, gdy wiemy, jakie prace warsztatowe będziemy wykonywać, powinniśmy wybrać klucz pracujący w określonym zakresie. Konkretne wartości zależą od np. modelu auta i podawane są m.in. w instrukcji obsługi czy oprogramowaniu serwisowo- naprawczym. Na przykład marka Ford dla modelu Mondeo IV rekomenduje moment dokręcenia kół wynoszący 140 Nm. Odpowiedni będzie więc klucz pracujący w zakresie np. od 40 do 200 Nm. Z kolei dla świecy zapłonowej w zależności od typu gwintu właściwa siła dokręcania to od 10 do nawet 50 Nm. Dokładna informacja jest podawana np. na opakowaniu świecy. 

Producenci proponują zestawy kluczy z niezbędnymi akcesoriami oraz etui do wygodnego transportu i przechowywania. (Fot. Wera)

Wzmacniacz momentu

Specyficznym akcesorium przeznaczonym do pracy z kluczami dynamometrycznymi jest wzmacniacz momentu. Dzięki niemu możliwe jest osiągnięcie większego momentu obrotowego niż w standardowej specyfikacji klucza dynamometrycznego. W głowicy wzmacniacza zamontowana jest przekładania planetarna, która na to pozwala. Specyfikacja określa maksymalny moment wyjściowy wzmacniacza. Nie należy go przekraczać, ponieważ możemy w ten sposób uszkodzić narzędzia. Im ta wartość jest większa, tym większe połączenia obsługuje wzmacniacz. Przekłada się to jednak na wzrost wymiarów sprzętu oraz jego wyższa cenę.

Ważnym parametrem jest wartość przekładni, czyli informacja, o ile wzmacniacz zwiększy zadany moment obrotowy klucza dynamometrycznego. Wzmacniacz o przekładni 5:1 po zastosowaniu klucza o momencie dokręcania 200 Nm, pozwoli na uzyskanie wartości nawet 1000 Nm. Na rynku znajdziemy zarówno wzmacniacze ręczne, jak i pneumatyczne, które pozwalają na szybszą pracę. 

Adapter dynamometryczny

Pewną alternatywę dla kluczy dynamometrycznych stanowić mogą elektroniczne adaptery dynamometryczne. Z jeden strony montowana jest nasadka, z drugiej pokrętło bądź grzechotka. Na wyświetlaczu za pomocą przycisków można wybrać wartość momentu dokręcania. Podczas pracy użytkownik zostanie powiadomiony sygnałem dźwiękowym, gdy będzie zbliżał się do granicznej wartości momentu obrotowego. To kompaktowe i przystępne rozwiązanie do pracy z niewielkim momentem dokręcania, zazwyczaj do 200 Nm. 

Aby zapewnić sprawne działanie klucza dynamometrycznego, niezbędne jest dokonywanie okresowej kalibracji. Zagwarantuje ona, że urządzenie będzie pracowało ze stałymi parametrami. (Fot. Högert Technik)

Regulacja mechaniczna czy elektroniczna?

Wartość momentu obrotowego może być ustawiana mechanicznie lub – w nowocześniejszych kluczach – elektronicznie. W tym pierwszym wypadku na rękojeści klucza lub wkrętaka ustawia się na skali wymagany moment obrotowy. W miarę dokręcania połączenia przy osiągnięciu zadanego momentu obrotowego narzędzia wyda charakterystyczne kliknięcie, co oznaczać będzie, że połączenie jest dokręcone z właściwą siłą.

Klucz może być również wyposażony we wskaźnik zegarowy. W tego typu narzędziach podczas dokręcania wynik pomiaru wartości momentu obrotowego jest widoczny na okrągłym wskaźniku zegarowym. Czerwona wskazówka na tarczy po zakończeniu dokręcania wyznacza maksymalną osiągniętą wartość. Bardziej zaawansowane opcje oferują użytkownikowi narzędzia dynamometryczne elektroniczne. Wyposażone są one w wyświetlacze, wykonane np. w technice LCD lub OLED. Przejrzysty interfejs graficzny, dostępny często również w języku polskim, pozwala na konfigurację różnych opcji, np. aktualnej daty, zmiany jednostek. Wykonane pomiary mogą być zapisywane w pamięci urządzenia. W bardziej zaawansowanych modelach za pośrednictwem złącza USB można je następnie przesłać do komputera. Dostępne są również wersje bezprzewodowe, które wynik pomiaru przesyłają do specjalnej stacji i następnie do komputera. Gdy użytkownik korzysta z klucza i podczas dokręcania połączenia osiągnie zadany moment, zostanie o tym powiadomiony stosownym alarmem dźwiękowym i wizualnym. Zwłaszcza ten ostatni będzie nieoceniony podczas pracy w hałaśliwym środowisku. W trakcie pracy na wyświetlaczu można śledzić moment obrotowy. Ekran jest podświetlany, co ma duże znaczenie, gdy działamy w środowisku o słabej widoczności. 

Kalibracja i dokładność pomiaru

Dokładność pomiaru momentu obrotowego narzędzia może być różna. Na przykład w wypadku kluczy nasadowych może to być ±4 proc., a wkrętaków ±6 proc. O tym, jaka wartość dotyczy konkretnego urządzenia, informuje producent w instrukcji lub specyfikacji technicznej. Potwierdzeniem jakości urządzenia powinien być dołączony do niego certyfikat kalibracji, w którym producent informuje, przez jaki czas ważna jest kalibracja – może to być na przykład rok. Po tym okresie urządzenie należy oddać do kalibracji, a po jej wykonaniu instytucja dokonująca kalibracji powinna wystawić certyfikat ją potwierdzający. Czynności kalibracyjne opisywane są przez normę ISO 6789. Oczywiście nic nie stoi na przeszkodzie, aby odbyć odpowiednie szkolenie, wyposażyć się w odpowiedni sprzęt oraz samodzielnie dokonywać kalibracji narzędzi. 

Jak dbać o klucz?

Narzędzia należy kalibrować regularnie według zaleceń producenta, aby utrzymać ich jak największą trwałość i dokładność. Do czyszczenia klucza nie można używać płynów – wystarczy sucha szmatka. Jeśli narzędzie jest przechowywane dłużej nieużytkowane, powinno być umieszczone w dołączonym etui. Dla zachowania dokładności pomiarów klucza nie należy narażać na wstrząsy i wibracje. Dobra praktyką jest również ustawianie klucza na najmniejszą wartość momentu dokręcania po zakończeniu użytkowania. 

Wkrętaki dynamometryczne ESD i VDE

Specyficznym typem narzędzi dynamometrycznych są wkrętaki typu ESD. Oferują one dużą precyzję w pracy ze sprzętem elektronicznym narażonym na wyładowania elektrostatyczne. Dzięki zastosowaniu specjalnych komponentów możliwe jest uniknięcie występowania wyładowań. Ma to znaczenie zwłaszcza przy pracy z urządzeniami elektronicznymi, które są na nie szczególnie wrażliwe.

Wkrętaki VDE to kolejny typ występujący wśród narzędzi dynamometrycznych. Są wyposażone w izolację i przeznaczone do pracy elektryków. Testy zgodne z normą IEC 60900 oznaczają sprawdzenie wytrzymałości narzędzi pod napięciem nawet 10 000 V. Gwarantuje to bezpieczeństwo codziennej pracy z napięciem 1000 V.

Fot. Wera