Asortyment części zamiennych marki Elring – Das Original firmy ElringKlinger, globalnego producenta uszczelnień głowic cylindrów, obejmuje oczywiście również śruby mocujące głowice cylindrów. Mówiąc ściślej są to śruby elastyczne z rozciąganym trzonem do silników samochodowych, które są niezbędne do wykonywania profesjonalnych napraw.

Ponieważ śruby mocujące głowice cylindrów to śruby elastyczne z rozciąganym trzonem, podczas wykonywania napraw konieczne jest stosowanie nowych śrub, ponieważ śruby elastyczne z rozciąganym trzonem można wydłużyć tylko raz.

Warunki ogólne dotyczące śrub sprężynujących

Aby silnik był, a przede wszystkim pozostał szczelny, wszystkie jego elementy muszą być do siebie idealnie dopasowane. Konieczne jest także uszczelnienie kanałów oleju silnikowego i wody chłodzącej, a cylindry muszą być gazoszczelne.

W przypadku napraw nie tylko blok silnika i głowice cylindrów muszą być wolne od zniekształceń, ale również chropowatość powierzchni musi być prawidłowa, a śruby mocujące głowice cylindrów muszą być nowe. To samo dotyczy uszczelnienia głowic cylindrów, która nadaje się wyłącznie do jednorazowego montażu.

Całe zespolenie uszczelniające musi działać zarówno przy zimnym, jak i gorącym silniku. Należy pamiętać, że bloki silnika i głowice cylindrów wykonane są ze stopów aluminium, natomiast śruby i uszczelnienie głowicy cylindrów ze stali, przez co wszystkie cztery elementy mają różną rozszerzalność cieplną. Dlatego śruba odgrywa wyjątkową rolę.

Jak działa śruba sprężynująca?

Aby umożliwić pochłanianie wibracji w szczelinie uszczelniającej podczas pracy silnika, uszczelnienie głowic cylindrów wykonano ze stali sprężynowej i zintegrowano zgrubienia (stopery). Z drugiej strony śruba ma właściwości sprężyste i plastyczne. Wynikają one zasadniczo z kształtu śruby i zastosowanej stali, która zwykle jest bardzo wytrzymała.

Średnica rdzenia części cylindrycznej śruby, czyli części bez gwintu, jest mniejsza niż średnica rdzenia części śruby z gwintem. Odpowiednia długość każdej części śruby i jej średnica zapewniają zatem niezbędną elastyczność. Dzięki temu śruba może zachowywać się jak napięta sprężyna, a także pomagać w utrzymaniu wibracji szczeliny uszczelniającej w określonych zakresach.

Śruby zaprojektowano tak, aby ich sprężystość była odpowiednia w różnych stanach pracy silnika. Zwykła śruba z trzpieniem o zwyczajowych wymiarach stosowanych w samochodach nie jest w stanie spełnić tego zadania – prędzej czy później oderwałaby się.

Decydujący jest kąt dokręcania

Nawet perfekcyjna konstrukcja śruby elastycznej z rozciąganym trzonem jest bezużyteczna, jeśli montaż nie zostanie wykonany w pełni zgodnie z instrukcjami producenta. Firma Elring dołącza wytyczne dotyczące dokręcania osobno do każdego dostarczanego uszczelnienia głowic cylindrów. Informacje te są również dostępne w ogólnodostępnym katalogu online pod numerem części uszczelnienia głowic cylindrów.

Zasadniczo każda śruba jest najpierw dokręcana z tak zwanym momentem wstępnym, aby naprężyć głowicę cylindra i jej uszczelnienie. W zależności od silnika mogą to być również dwa procesy, jak to często bywa w przypadku uszczelnień głowic cylindrów z metali-materiałów miękkich, które zasadniczo wykazują zdolność do osiadania, tj. ściskania materiału kompozytowego. Do tego momentu śruba nadal znajduje się w obszarze elastycznym.

Stosowanie kątów dokręcania przy dalszym dokręcaniu śrub polega na tym, że w kolejnych krokach należy przyłożyć dokładnie określoną siłę. Gdyby zastosowano tylko momenty dokręcania, końcowe odchylenie siły działania śruby wyniosłoby +/- 30%. Jest to wartość niedopuszczalna, ponieważ nie zapewnia równomiernego uszczelnienia głowic cylindrów. Przy stosowaniu kątów dokręcania odchylenie wynosi maksymalnie 10%, co można uznać za najlepszą technicznie osiągalną wartość niezbędnej siły. Śruby wchodzą następnie w zakres elastyczny w kilku krokach pod kątem dokręcania, co jest zauważalne po przekroczeniu granicy plastyczności sprężystej. Śruba osiąga w ten sposób zamierzone rozciągnięcie lub wydłużenie na wale i znajduje się w zakresie plastycznym, co oznacza, że jest trwale zdeformowana. W rezultacie śruba, która została raz wydłużona, a później wyciągnięta lub wydłużona poza zakres sprężystości do zakresu elastyczności podczas montażu, nie może ponownie osiągnąć wymaganej siły sprężystości.

Przyczyną dużego wahania siły działania śruby przy zastosowaniu samego momentu dokręcania jest całkowity współczynnik tarcia połączenia, czyli sił ścinających śruby w gwincie oraz współczynnik tarcia łba śruby o głowicę cylindra. Dlatego sam moment dokręcania nie jest wystarczający do naprężenia uszczelnienia głowicy cylindrów. Zaleca się, aby zarówno gwint śruby, jak i łeb śruby były lekko naoliwione podczas montażu, zarówno przy użyciu podkładki jak i bez jej użycia. Również w tej sytuacji, w razie wątpliwości, należy przestrzegać wytycznych producenta.

Czasami z wytycznych producenta wynika również, że można rozgrzewać silnik przez określony czas, który zależny jest od stali, z której wykonano śrubę. Ogrzewanie i chłodzenie prowadzą do zmiany struktury molekularnej śruby, a dalsze dokręcanie z kątami dokręcania prowadzi do końcowego momentu dokręcania.