Sworznie i tuleje to jedne z najstarszych elementów maszyn: budowlanych, samochodów, większych układów, itp. Są to elementy będące podstawą układów korbowych i innych elementów obrotowych.
Większość ludzi kojarzy je z samochodami i elementami zawieszenia, jednak różnego rodzaju tuleje czy sworznie są spotykane niemal w każdym obszarze życia – często działają niezauważenie i dają o sobie znać dopiero w momencie awarii.
Właśnie stąd skojarzenia z motoryzacją – większość osób, które słyszy o usterce sworznia czy tulei wahacza, pierwszy raz ma kontakt z tymi pojęciami. Są one jednak podstawą wielu maszyn, a ich poprawne wytworzenie ma bezpośredni wpływ na żywotność mechanizmu oraz na to, że… można o nich zapomnieć.
Czym są sworznie i gdzie się je stosuje?
Sworzeń jest obiektem o walcowatym kształcie i różnej długości – najczęściej wykonanym ze stali, aluminium lub mosiądzu. Zazwyczaj posiada element pozwalający na zabezpieczenie go w danej pozycji (np. główkę, nosek, zacisk lub otwór na zawleczkę). Możliwe jest też wytworzenie go z tworzyw sztucznych, w tym polimerów, i używanie w zastosowaniach niewymagających dużej wytrzymałości mechanicznej. Sam sworzeń jest elementem połączenia sworzniowego, a jego główne zadanie to przenoszenie obciążeń zgniatających lub ścinających z elementów, które łączy.
Inną częścią tego układu są często tuleje, służące do mocowania tych obiektów. Sworznie wykonywane są głównie przy pomocy tokarek automatycznych, w procesie toczenia zewnętrznego. Wraz z pojawieniem się urządzeń sterowanych numerycznie (maszyn CNC), produkcję sworzni wykonuje się na tokarkach CNC.
Istnieje ogólnie przyjęty podział na:
- sworznie bez łba, czyli wyprodukowane w formie cylindra, niekiedy z fazowanymi końcami – najczęściej z otworem na zawleczkę zabezpieczającą,
- sworznie noskowe, czyli posiadające na jednym z końców „nosek”, przypominający kształtem główkę wkrętu; ten rodzaj może występować w odmianie z otworem zawleczkowym lub bez,
- sworznie z łbem walcowym, czyli posiadające na jednym z końców walcowatą „główkę”, która umożliwia zaczepienie w otworze lub montaż w tulei; mogą występować w wersji z otworem zawleczkowym lub bez,
- sworznie z czopem gwintowym, czyli mające na jednym z końców gwint, umożliwiający montaż nakrętki lub wkręcenie sworznia w otwór, nagwintowany we właściwym kierunku i z odpowiednim skokiem.
Sworznie mogą być też dzielone ze względu na zastosowanie, czyli to, w jakich układach mają pracować.
Najczęściej spotykane są sworznie tłokowe, czyli będące elementem układu korbowego w silniku, montowane w tulejach cylindrowych. Służą one do mocowania korb tłoków i uczestniczą w przeniesieniu energii wyzwolonej w procesie spalania na wał korbowy. Sworznie tłoka są montowane za pomocą specjalnych pierścieni osadniczych sprężynujących (Seegera), które zabezpieczają je przed przesuwaniem się. Same sworznie, wykonane z metalu, najczęściej poddawane są dodatkowej obróbce, mającej na celu poprawę ich właściwości fizycznych.
Najczęściej występujące na rynku są sworznie hartowane, czyli obrabiane termicznie, dzięki czemu zyskują wyższą wytrzymałość mechaniczną. Warto dodać, że jest to element bardzo często wykonywany z bloków kutego metalu (stali, aluminium), co sprawia, że wyprodukowana część charakteryzuje się lepszą strukturą krystaliczną, a co za tym idzie – jest mniej podatna na zmianę kształtu lub uszkodzenie mechaniczne.
Konstrukcję oraz właściwości sworzni regulują normy polskie i międzynarodowe (sworznie z łbem: PN-EN 22341 / ISO 2340; sworznie bez łba: PN 83002 / ISO: 2341).
Czym są tuleje i gdzie są stosowane?
Tuleje to cylindryczne obiekty z wydrążonym wnętrzem, często o kształcie przedłużonego pierścienia. Podobnie jak sworznie, są one najczęściej wytwarzane z metalu (stali, aluminium i miedzi, zwłaszcza w zastosowaniach, w których istotna jest odporność na ścieranie), mogą być jednak wytaczane z tworzyw sztucznych (np. POM).
Tuleje służą do łączenia elementów i często są istotną częścią układu sworzniowego. Produkowane są w procesie toczenia (CNC i automatycznego):
- zewnętrznego, w którym blok materiału jest wytaczany i zyskuje cylindryczny kształt, niekiedy z wgłębieniami (np. montażowymi),
- wewnętrznego, w którym cylinder jest drążony, dzięki czemu tuleja uzyskuje swój finalny kształt.
Istnieje wiele rodzajów tulei, które różnią się w zależności od zastosowania oraz właściwości. Najczęściej produkowane są:
- tuleje redukcyjne, umożliwiające montaż mniejszego elementu w większym otworze lub też powiększenia chwytu Morse'a,
- tuleje zaciskowe, które umożliwiają montaż obiektów na ścisk, dzięki dużej sile trzymającej, wytwarzanej przez nacięte elementy tulei,
- tuleje proste, często wykorzystywane w silnikach samochodowych – np. wciskane w tłoki tuleje cylindrowe.
Produkcja sworzni i tulei
Do produkcji tulei i sworzni używa się najczęściej tokarek automatycznych i CNC. Ze względu na cylindryczny kształt, najłatwiej jest je wyprodukować przy pomocy tych urządzeń. Sam proces toczenia jest stosunkowo prosty, jednak dużo istotniejsze są:
- dobór odpowiednich materiałów,
- powtarzalność procesu,
- niskie tolerancje wytworzonych elementów (weryfikowane w procesie kontroli jakości).
Podobnie jak w przypadku obróbki stali, aluminium czy tworzyw sztucznych, wybór materiału do wytworzenia tulei i sworzni (o parametrach odpowiednich do zastosowania) jest często istotniejszy niż sama produkcja elementu.
Właściwości metali czy polimerów mogą sprawiać, że dobór właściwego materiału do produkcji sworzni czy tulei może być źródłem oszczędności – zarówno z perspektywy wytworzenia, jak i bezawaryjnego użytkowania. Jest to jednak element procesu technologicznego, który warto powierzyć profesjonalnej firmie zajmującej się obróbką toczenia CNC. Producent sworzni i tulei dobierze odpowiednie materiały oraz proces dostosowany do potrzeb konkretnego klienta.
RADMOT, producent sworzni i tulei – toczenie CNC to nasza pasja od 40 lat.
W RADMOT oferujemy usługi frezowania CNC, usługi toczenia CNC, jak i wiele usług dodatkowych - w tym mycie, anodowanie aluminium, znakowanie laserowe oraz montaż.
Skontaktuj się z nami i powiedz, czego potrzebujesz. Świadczymy usługi CNC od niemal 40 lat. Nasza wycena jest zupełnie darmowa. A jeśli będziesz mieć wątpliwości, jaka technologia sprawdzi się u Ciebie najlepiej, nasza fachowa wiedza jest na Twoje usługi.
