Kierteittäminen

pultti, ruuvi, mutteri ja niiden kierre sekä sokka, aluslevy, lukkorengas

Johdanto

• Sanastoa
  • Pultti (bolt)
  • Ruuvi (screw)
  • Mutteri (nut)
  • Aluslevy (washer)
  • Lukkoprikka (lockwasher)

Pultti, mutteri, ruuvi, u-pultti

Kappaleen kiinnitys voidaan tehdä pultilla, aluslevyllä ja mutterilla yhdessä. Tarvittaessa ilman aluslevyä. Pultti on pääsäännön mukaan tylppäkärkinen, kun taas ruuvi on teräväkärkinen. Mutteri voi kokonsa puolesta näyttää sopivan pulttiin, mutta niiden kierteet ovat erilaiset. Tällöin kiertäminen saattaa onnistua, mutta liitoksesta ei tule kestävä ja kierteet vaurioituvat, jolloin avaaminen ja uudelleen käyttö yleensä estyy. Pultit jaetaan niihin sopivan työkalun ja kierteen puolesta “millisiin” ja “tuumaisiin”. Suomessa käytössä on metrisen järjestelmän takia yleisesti “milliset”. Joissakin laitteissa ja koneissa saatetaan käyttää tuumaisia. Aluslevyjä on pääasiassa kahta tyyppiä, tavanomaisia tasaisia aluslevyjä (“prikka”) ja jousialuslevyjä (“jousiprikka”). Jälkimmäinen lukitsee mutterin pulttiin ja estää näin sen löystymistä tärinästä ja suojaa kappaleita. Muttereita on tavanomaisia ja nylock–muttereita (“nylokki”). Jälkimmäinen lukitsee mutterin pulttiin ja estää samoin sen löystymistä. Kiinnityksessä voidaan käyttää myös erityistä liimaa tai sokkaa.

Asennusjärjestys: Pultin kanta - lukkoprikka - sileä aluslevy - mutteri. Tällöin mutteria on helppo kiristää kun se ei vastaa suoraan lukkoprikkaan.

Pääsäännön mukaan pultti, ruuvi ja mutteri aukeavat vastapäivään, oli niiden asento mikä tahansa. Samoin se kiristetään tai suljetaan kiertämällä myötäpäivään. Apuna kannattaa käyttää, vaikka ajatusta viisarikellotaulusta. On kuitenkin huomattava, että on harvoja kohteita, joissa avaaminen ja kiristäminen menevät päinvastoin! Tällaisia ovat usein koneiden pyörivien osien kiinnitykseen käytettävät pultit ja mutterit. Esimerkiksi käsi ja lenkkiavain voidaan joutua työntämään ylhäältä päin näkymättömiin koneen rakoon ja avata mutteri, joka on kiinni koneen alapinnassa. Mihin suuntaan työkalua tällöin käännetään, kun mutteri on lisäksi juuttunut?

Työkalu kiertämiseen: Mutterin tai pultin päässä olevan kannan, johon työkalu kiinnitetään, leveys ulkopinnasta ulkopintaan kertoo tarkalleen minkä kokoinen työkalu siihen käy.

Huom! Pultin kierrepäähän ei tule lyödä metallilla, esimerkiksi pajavasaralla. Jos kierteisiin on lyötävä, mutteria kierretään sen verran auki, että pultin pää jää hiukan mutterin pinnan sisäpuolelle tai välissä käytetään puukappaletta. Iskun tulisi kohdistua mutteriin tasaisesti pultin suuntaisesti. Mutteri saattaa kääntyä iskun vaikutuksesta, joka on havaittava ennen seuraavaa iskua!

Jos pultin päähän on lyöty tai se on muuten vioittunut eikä mutteri lähde kierteelle, on ensin pohdittava, onko mutteri/pultti oikean kokoinen ja toiseksi ovatko kierteet keskenään samanlaisia. Jos pultin pää on selvästi vioittunut, se joudutaan usein katkaisemaan rautasahalla tai kulmahiomakoneella ja mielellään vielä viilaamaan lattaviilalla kierteen pää auki. Huonosti toimivan kierteen voi saada korjattua pyörittämällä siinä oikeanlaista kierretappia tai kierrepakkaa. Sopii myös sytytystulppien kierteisiin.

Juuttuneiden pulttien avaamisessa kannattaa erityisesti kiinnittää huomiota oikeaan työkalun kokoon pulttiin/mutteriin nähden. Avaamista voivat tilanteen mukaan helpottaa esimerkiksi: 1) erityinen ruosteenirrotusaine, joka löytää tien kierteisiin ja hetken tai päivien kuluttua aukeaminen tapahtuu kevyemmin väännettäessä; 2) napakka isku pajavasaralla pultin kantaan, mikä irrottaa kappaleiden kierteet toisistaan; 3) iskumeisselillä lyöminen; 4) kuumentaminen; 5) voimakkaampi tai osaavampi henkilö tai työkalun pitempi varsi; 6) lyöden katkaisutaltalla pajavasaralla erityisesti mutteria vaakatasossa auki; 7) kulmat menettänyttä pulttia/mutteria voidaan yrittää avata lukkopihdeillä tai putkipihdeillä; 8) poraamalla ja vastakierretapilla koneen sisään katkenneen pultin poistaminen. Joskus pultti joudutaan katkaisemaan esimerkiksi kulmahiomakoneella (“rälläkkä”) tai katkaisutaltalla jos kyseessä on kiinnityskohteen läpi menevä pultti eikä kohteeseen itseensä kiertynyt.

Ruuvin tai pultin pituus: Ruuvin pituus on tärkeä. Liian lyhyt pultti ei välttämättä pidä ja liian pitkä saattaa esimerkiksi toiselta puolelta kappaletta ottaa kiinni johonkin ja estää esimerkiksi pyörimistä. Pituus mitataan pultin työkalupuolen levennyksen alapuolelta pultin päähän.

Ruuvin ja mutterin sopiminen toisiinsa

Erikokoiset eivät sovi yhteen, mutta myös eri kierteiset eivät sovi toisiinsa vaikka niiden koko muuten olisi sama. Jotta liitos olisi pitävä ja kestävä on kiinnitystarvikkeiden oltava suunniteltu sopivan toisiinsa tarkasti. Lähellä toisiaan olevia kierteitä voidaan kyllä kiertää toisiinsa kiinni käyttämällä voimaa, mutta kierre ei välttämättä enää kestä rasitusta ja kiinnitysvälineitä ei voida käyttää uudestaan ja uudestaan.

Yksinkertaisinta selvittää sopivatko mutterit ja ruuvit toisiinsa, on kiertää niitä sormin. Jos kiertäminen sujuu kevyesti, on todennäköistä että koko ja kierteet ovat samat kummassakin. Jos tarvitaan voimaa, kannattaa ensin selvittää onko kierteissä likaa tai ruostetta. Joskus uusien kierteiden ja edullisten ruuvien ollessa kyseessä, niiden kärjessä voi olla ylimääräistä ainesta, joka poistuu kun kierre saadaan alkuun. Jos kierteet ovat puhtaat, mutta ne eivät kierry kevyesti, on kyseessä todennäköisesti toisiinsa sopimattomat osat. Kierteen eron pystyy harjaantunut silmä näkemään ja jopa sanomaan tarkalleen mikä kierre on kyseessä. Tarkempaan mittaukseen voidaan käyttää kierrekampaa.

Pultin ulkomitta eli kierteen harjalta vastakkaiselle harjalle tai mutterin sisämitta kierteen tyvestä vastakkaiseen tyveen voidaan mitata työntömittaa apunakäyttäen. Mittaa pultin ulkohalkaisija työntämällä pultti leukojen väliin pitkittäin.

Työntömitalta lukeminen: Ks. Mittaaminen ja piirtäminen

Esimerkiksi 5/8-11 nousu milleissä on 2,30 mm ja nimellishalkaisija 15,875 kun taas metrinen lähin ruuvi on M 16, jossa nousu on 2 mm. Lisäksi tuumainen Whitworth-kierreprofiili 55 asteinen ja metrinen 60 asteinen, joka aiheuttaa syvemmän kierteen tuumakierteelle.

Mutteri

Mutteri on tavallisesti 6-kulmainen. Sen paikallaan pysymistä voidaan edesauttaa laittamalla sen alle jousimainen aluslevy tai käyttämällä erityistä kierreliimaa. Mutteri voi olla myös lukkomutteri ("nylokki, nyloc"), jossa mutterin päässä on kiinni muovinen rengas, joka estää mutterin kiertymisen auki. Tällöin ei tarvita alla lukkoprikkaa.

• Siipimutterit mahdollistavat nopeamman muttereiden aukaisun käsin ilman työkaluja. Niitä käytetään kohteissa, joiden takana ei ole mitään sellaista, mikä ei saa lähtökohtaisesti päästä aukeamaan itsestään.

Aluslevy (washer)

Kahdenlaisia aluslevyjä, prikkoja; tasaisia ja lukkoprikkoja. Lukkoprikka on "katki" ja päät on väännetty erilleen. Kiristettäessä lukkoprikan erisuuntiin osoittavat päät jäävät jännitykseen ja estävät mutteria tai ruuvia kääntymästä. Aluslevy suojaa myös pultin tai mutterin kiristymisessä sen kulmien jättämästä jälkeä kappaleen pintaan – kulmat jättävät jäljen aluslevyyn. Aluslevyjä on myös hampaallisia. Hampaat voivat olla sisäkehällä tai ulkokehällä. Tämä myös estää mutterin tai ruuvin avautumista.

• Aluslevyillä voidaan myös säätää eri osien etäisyyttä toisistaan käyttämällä useampia aluslevyjä.
• Laajentaa rasitusta isommalle alueelle käyttämällä leveämpää ja sopivan paksuista aluslevyä.
• Tiivistää, kuten esimerkiksi kuparinen aluslevy auton öljypohjassa tiivistää moottoriöljyä vuotamasta. Tällöin aluslevy tulee vaihtaa uuteen avauksen jälkeen kiristettäessä.

Kierteen suunta

Kierteitä on oikeakätisiä ja vasenkätisiä! Perusperiaate:

Kellon pyörimissuuntaan kiinni
Vasten kellon pyörimissuuntaa auki

Normaalisti kiristyssuunta on aina myötäpäivään eli kellon pyörimissuuntaan. Tällöin puhutaan oikeakätisestä kierteestä. Joskus laitteen pyörimissuunta on sellainen että oikeakätinen kierre avaisi kiinnityksen, tällöin kierteet ovat päinvastoin ja kyseessä on vasenkätinen kierre (vasten kellon pyörimissuuntaa). Tällainen pyörimiseen liittyvä kierteen epänormaalisuus on ymmärrettävää, koska tällä estetään pyörimisen aiheuttama kierteen aukeaminen. Kannattaa olla tämän kanssa tarkka, koska joitain laitteita aukaistessa voi hyvin vääntää kiinnityksen rikki kun luulee aukaisevansa vaikka todellisuudessa kiristää. Tällaisia kohteita ovat esimerkiksi: polkupyörän polkimet (molemmissa kierre eri suuntaan) ja usein koneiden osat, jotka pyörivät.

Kiristys

Ruuveja, pultteja ja muttereita voi kiristää niin kauan kuin ruuvi katkeaa, työkalu katkeaa, voimat loppuu tai saavutetaan oikea kireys. Kokemuksesta oppii kuinka kirälle ruuvi kiristetään, mutta erityisesti laitteita korjatessa on olemassa ohjekirjassa kyseiselle ruuville kyseisessä laitteen osassa kiristysmomentti, jota on seurataan. Kiristysmomentilla on merkitystä esimerkiksi moottorin osien kuumetessa ja metallin lämpölaajentuessa. Ohjearvoon kiristystä varten on erilaisia momenttiavaimia, laadukkaat antavat oikean kireyden ja ovat turvallisia käyttää. Kireys voidaan tarkista myös yleisesti taulkoista; mittaa ruuvin koko kierteen päältä tai mutterin sisämitta kierteiden välistä ja katso taulukosta kyseinen kiristysmomentti.

Kiristyksen kestävyys: Jos ruuvin päässä ei ole mitään merkintöjä, on ruuvi yleensä valmistettu pehmeämmästä materiaalista. Mitä enemmän ruuvin päässä on esimerkiksi siihen uurrettuja säteittäisiä viivoja, sitä enemmän ruuvi kestää.

• Yksiköt
  • ft.-lb (foot-pounds)
  • N.m (newton-meters)

Lukitusaine

Lukitusainetta, esimerkiksi Loctite, käytetään liimaamaan kierteet toisiinsa. Sitä voidaan käyttää aina, myös lukkoprikkojen kanssa, mutta yleensä sitä käytetään vain määrätyissä osissa esimerkiksi moottoria, kuten kiertokankien laakereiden muttereissa kampiakselin ympärillä.

• Yleisiä ovat Loctite 242 sininen ja Loctite 271 punainen. Sininen ei ole niin vahvaa ja avaaminen voidaan suorittaa käsityökaluin. Punainen saattaa vaatia voimakkaampia keinoja avaamiseen, kuten esimerkiksi kuumailmapuhallinta.
• Puhdista pinnat liasta, öljystä ja rasvasta. Kierteet vielä esimerkiksi paineilmalla. Tarvittaessa puhdistusaineella. Käytä ainetta vain vähän, ohuena kerroksena.

Kierteen korjaaminen

Joskus sisäkierre on esimerkiksi koneen osasta mennyt sileäksi. Tällöin voidaan käyttää kierteenkorjaussarjaa kuten esimerkiksi HeliCoil. Tällöin kulunut reikä porataan oikean kokoiseksi ja kuluneeseen reikään asennetaan uusi kierre eri metallista ja näin pultin koko voidaan säilyttää samana kuin alkuperäinen.

Sokka (cotter pin)

Sokkia löytyy niin perämoottorin potkurista kuin auton akseleista. Niillä lukitaan hahloja sisältävä mutteri tiettyyn asentoon ja estetään sen aukeaminen. Pultin läpi on reikä ja mutterissa on hahloja. Sokkia ei tulisi käyttää uudestaan, ne ovat kertakäyttöisiä metallin heikkenemisen takia kun niitä taivutellaan.

• Sokan asennus

1. Valitse napakasti reikään sopiva sokka. Sokkia myydään esimerkiksi autotarvikeliikkeissä erikokoisina sarjoina. Sokissa on laatueroja!
2. Kiristä mutteri oikeaan kireyteen, momenttiin. Jos reikä ja hahlot mutterissa eivät osu kohdalleen kierrä kiinnipäin mutteria kunnes ensimmäinen sopiva kohta löytyy. ÄLÄ sovita löysäämällä!
3. Aseta uusi sokka paikoilleen, lyö hiukan sokkaa että se asettuu varmasti pohjaan.
4. Käännä toinen sokan sakaroista suoraan mutterin sivulle sen yhtä tasaista osaa vasten.
5. Käännä toinen sokan sakaroista vastakkaiseen suuntaan edellistä pultin tai akselin pään yli eli sokan kantaa kohden juuri pään reunan yli.
6. Katkaise ylimääräiset päät poikki.
7. Sokan pitää olla nyt tiukka. Jos se liikkuu se on huonosti asennettu tai väärän kokoinen.

Lukkorengas (circlip)

Lukkorengas venytetään tangon tai akselin ulkopuolelle uraan tai puristetaan kokoon putken sisäpuolelle. Niitä käytetään yleensä akseleissa estämässä niiden pituussuuntainen liike. Lukkorenkaita ei tulisi käyttää uudelleen, etenkään jos kyseessä on vaihteistoon liittyviä lukkorenkaita. Niitä voi ostaa esimerkiksi autotarvikeliikkeistä erikokoisina.

• Lukkorenkaita on kulmiltaan kahdenlaisia:
  • Päistään kaikilta puoliltaan teräväkulmaisia
  • Päistään toiselta puoliltaan teräväkulmaisia. Eli toiset puolet ovat pyöreitä. Näiden asennuksessa terävä kulma tulee kappaleeseen kohdistuvan rasituksen suunnasta poispäin eli pyöreät kulmat tulevat rasituksen puolelle. Tällöin terävät kulmat pistävät uraa vasten vastaan eikä lukkorengas pyörähdä pois mitä se saattaisi tehdä jos pyöreät kulmat olisivat tällä puolen.
• Lukkorenkaat asennetaan siihen tarkoitetuilla pihdeillä. Pihtejä on erilaisia on sitten kyseessä ulkopuolelle tai sisäpuolelle tarkoitettu lukkorengas.
• Älä purista kasaan tai levitä lukkorengasta yhtään enempää kuin on tarvista. Varmista että paikoilleen asennettu lukkorengas on varmasti joka kohdastaan urassa, jonka olet ennen asennusta puhdistanut. Joskus lukkorengas saattaa näyttää olevan paikoillaan, mutta se kantaakin jostain.
• Käytä suojalaseja, koska lukkorengas saattaa kimmota pihdeistä arvaamattomasti irti ja lentää pitkälle kovaa.

Kierteistä yleensä

Yleisesti ottaen ruuveja on millisiä ja tuumasia. Amerikkalaiset ja englantilaiset laitteet on yleensä tuumaisia. Millisten ja tuumasten ruuvien ja niihin kierrettävien muttereiden ristiin käyttäminen ei pääsääntöisesti onnistu. Eikä samoin erilaisten millikierteisten keskenään tai vastaavasti tuumaisten. Kiinnityksestä ei tällöin tule hyvä, koska kierteet eivät sovi yhteen.

Kierteen voi selvittää siihen tarkoitetulla työkalulla, jossa erilaisia kierrekampoja (screw pitch gauge) verrataan painamalla ruuvin tai mutterin kierteisiin. Työkaluja on sekä millisille että tuumasille. Mitataan kierteen tiheys, sen koko. Etsitään erilaisista metallilevyistä hampaineen tarkasti kierteeseen sopiva. Jos minkään millisen kierrekammoista ei tunnu sopivan kierteeseen, kyseessä on esimerkiksi tuumanen kierre. Harjaantumalla lukemaan kierteitä, voi kierteen tunnistaa varsin hyvin myös silmällä.

Kierteitä on erilaisia ja kokoisia. Metrisiä ja tuumasia (SAE) M, UNC, UNF. Kierteitä voi myös tehdä itse tai korjata olemassaolevia kierteitä. Kierteet menevät helposti rikki jos vääntää eri kierteitä keskenään toisiinsa. Kierre yleensä kestää vääntämisen, itse ruuvi tai pultti katkeaa.

• Yleinen kierre on Whitworth-järjestelmän kierre, jossa kierteen harja on kolmio.
• Kierteen koko määrätään ulkohalkaisijan perusteella.
• Kierteen nousu tarkoittaa kahden peräkkäisen kierteen harjan välimatkaa ruuvin keskiviivan suuntaan eli minkä matkan ruuvi liikkuu yhdessä kierroksessa.

Tuuma

Lataa ja tulosta tallin seinälle U.S tuumat-metriset -taulukko 1" asti. Media:Wikikko ustuumat millimetrit.pdf

Tuumaiset avaimet pienimmästä suurempaan ovat: 1/4, 5/16, 3/8, 7/16, 1/2, 9/16, 5/8, 11/16, 3/4, 13/16, 7/8, 15/16, 1", 1.1/16, 1.1/8, 1.1/4, 1.5/16, 1.3/8, 1.7/16, 1.1/2, 1.5/8, 1.3/4, 1.13/16, 1.7/8, 2", 2.1/8, 2.3/16, 2.1/4, 2.3/8, 2.1/2, 2.9/16, 2.5/8, 2.3/4, 2.15/16, 3", 3.1/8"

Amerikkalainen

• Yleensä amerikkalaisissa kulkuvälineissä on tuumainen kierre.
• Kierteitä (thread) on harva (coarse) ja hieno (fine). Kierteiden määrä mitataan kierteitä tuumalla (TPI) ja kierteen pituus.
• Esimerkiksi 3/8-16 x 2
  • 3/8 tarkoittaa kierteen halkaisijaa tuumina eli kierteen harjalta ruuvin toiselle puolelle harjalle eli ts. ruuvin suurin paksuus.
  • 16 tarkoittaa 16 kierrettä yhdellä tuuman matkalla.
  • 2 tarkoittaa että ruuvi on kaksi tuumaa pitkä.

Kierteittäminen

Kierrevälineitä:

• Kierrekampa: Kierteen nousuun. Metrisissä tulkeissa nousu mm, tuumatulkeissa kierteiden lukumäärä tuuman matkalla.
• Kierretyökalut
• Kierretappi (tap)
• Kierrepakka (die)
• Vastakierretappi
• Pasta vähentää lämpöä ja kitkaa
• Käytetään leikkuunestettä kuten öljyä ja poraöljyä.

Sisäpuolinen kierre (esim. mutteri)

• Kierretapilla, jota kierretään vääntöraudalla.
• Kutakin kierteen kokoa varten on 2 tai 3 tappia.
• Reiän halkaisija on vähän suurempi kuin kierteen sisähalkaisija.
• Jos reikä ei ole läpi, siitä tehdään 5–8 mm syvempi kuin reikään tuleva kierteinen osa.
• Ensin kierretään tapilla, jossa on matalammat harjat.
• Kun tappia on kirretty ensimmäinen kierros tarkastetaan tapin oikea suunta silmällä tai kahdelta sivulta suorakulmalla. Kierretapin kääntäminen tai liiallinen vääntäminen saattaa katkaista kierretapin.
• 2–3 kierroksen jälkeen tehdään uusinta tarkistus, jonka jälkeen jatketaan. Pieni neljännesliike taaksepäin tehdään kierteittämisen aikana silloin tällöin.
• Kiinni leikkaava tappi irtoaa normaalisti kiertämällä sitä takaisinpäin neljännes kierrosta.
• Seuraavaksi kierretään tapilla, jossa on syvemmät harjat.

Ulkopuolinen kierre, ruuvikierre

• Kierrepakalla, jota kierretään sorkalla.
• Pyöreän metallitangon tulee olla läpimitaltaan kierteen ulkohalkaisijan suuruinen. Muutoin kierteistä tulee vajaat ja sen kestävyys ei ole sama.
• Kullekin kierteen koolle riittää yksi kierrepakka.
• Työvaiheet kuten sisäpuolisen kierteen tekemisessä.