Kedy, prečo a ako (ne)mazať stopky vrtákov

Na jednej stavbe som si všimol v kúte niekoľko použitých vrtákov so stopkou SDS-plus. Všetky mali suchú stopku – tak, ako ich vybrali z balenia, tak ich aj používali. „Chlapi, ale stopky tých vrtákov treba mazať!“ a ukázal som na tubu s vazelínou, ležiacu (a nedotknutú) v kufríku nášho vŕtacieho kladiva. „Jasné, šéfe, budeme to tak robiť.“ A hneď aj vzali vazelínu, z inej kopy vrták s oválnou stopkou do kovu a chystali sa namazať jeho stopku a upevniť ho do vŕtacieho skrutkovača s trojčeľusťovým skľučovadlom...

STOP!

Keď hovoríme o vrtákoch používaných v ručných elektrických náradiach, máme v zásade dve možnosti upínania: trojčeľusťovým skľučovadlom pre upnutie v bežných vŕtačkách/vŕtacích skrutkovačoch alebo niektorým z rýchloupínacích systémov elektropneumatických vŕtacích kladív.

NIKDY nemažeme oválne stopky vrtákov upínaných do skľučovadiel a VŽDY mažeme stopky vrtákov do rýchloupínacích systémov vŕtacích kladív (obr. 1).

Prečo? Najprv trocha fyziky...

Reč bude o pokojovom a šmykovom trení.

Obr. 1. Mazanie stopky vrtáka elektrických ručných náradí

Pohyb pevného telesa po inom pevnom telese, ku ktorému je tlačené silou, je brzdený trením. V princípe ide o odpor proti skutočnému alebo možnému pohybu dotýkajúcich sa telies. Sila vznikajúca v dotykovej ploche rovnakých alebo rôznych materiálov je trecia sila.

Obr. 2. Trenie pokojové (A), šmykové (B)

Na obr. 2 sú týmito materiálmi oceľový pás, resp. kovanie na styčnej ploche saní s podkladom a sneh ako „podkladový materiál“. Rozlišujeme trenie pokojové – sane stoja na snehu, nehýbu sa. Na ich pohnutie potrebujeme vyvinúť určitú silu - pokojové trenie sa zmení na trenie šmykové.

Keď ste to niekedy skúsili, iste ste si uvedomili, že na udržanie saní v pohybe až tak veľa sily nepotrebujete a keď je dobrý povrch, kĺžu sa aj samé.

Na prekonanie pokojového trenia však bolo nutné vynaložiť väčšiu silu ako na udržanie saní v pohybe. Toto je veľmi dôležitý poznatok a budeme ho potrebovať: pokojové trenie dvoch telies je vždy väčšie ako ich šmykové trenie.

A aby som nezabudol – keď nám ide niečo veľmi pomaly, často používame výraz „ide to ako v lete na saniach“. Súvisí to s trením – aj keď sú sane tie isté, podkladový materiál je iný – pre každého z nás je jasné, že trenie je úplne iné a v lete nie sú vhodné podmienky pre sánkovanie .

Trecia sila je priamo úmerná tlakovej sile, ktorou pôsobí pohybujúce sa teleso kolmo na podložku. Výsledná trecia sila však závisí od materiálu styčných plôch, z ktorej sú telesá, medzi ktorými je trenie. Táto závislosť je vyjadrená súčiniteľmi trenia, ktoré môžeme nájsť v každých lepších strojníckych tabuľkách. Niektoré z nich sú v tab. 1.

Krátky praktický príklad:
Súčiniteľ trenia medzi kovaním saní a snehom je v pokoji 0,2 a v pohybe 0,05. Akú silu musíme vyvinúť na to, aby sa sane pohli a potom na to, aby sme ich ťahali po rovine? Sane spolu s dieťaťom majú hmotnosť 20 kg.

Na pohnutie saní potrebujeme silu 20 kg x 0,2 = 4 kg a na následné ťahanie po rovine 20 kg x 0,05 = 1 kg.

Trecia sila pri ťahaní saní po rovine je 4-krát nižšia ako sila potrebná na uvedenie saní do pohybu.

Tab. 1. Súčiniteľ šmykového trenia niektorých dvojíc materiálov

Trenie by sme však mohli rozdeliť na užitočné a škodlivé.

Užitočné je také, ktoré sa snažíme rôznymi spôsobmi zámerne zvyšovať a škodlivé naopak znižovať. Keď si túto vetu zapamätáme, potom rozhodnutie, či mazať alebo nemazať stopku akéhokoľvek vrtáka bude pre nás veľmi jednoduché.

Užitočné trenie

Bez trenia by nebola možná chôdza, kvôli vyššiemu treniu majú atléti tretry a futbalisti kopačky, v zime posypávame cesty a kamióny používajú snehové reťaze. Bez trenia by sa žiaden automobil nepohol a ani by nezastavil. Na hodinách telesnej výchovy sme šplhali po lane – bez trenia by to nešlo. Nemohli by sme písať, kresliť, ani zapáliť obyčajnú zápalku. Dokonca bez trenia by nedržali ani šnúrky v topánkach.

A aké je trenie pri uchytení vrtáka s oválnou stopkou do trojčeľusťového skľučovadla?

Správne – užitočné. Preto sa ho snažíme zvyšovať. Z údajov v tab. 1 vidíme, aké rozdiely sú v trecích silách v pokoji a pohybe pri suchej a pri namazanej kontaktnej ploche oceľ/oceľ - čiže napríklad medzi stopkou vrtáka a čeľusťami skľučovadla.

Suchá stopka v suchých čeľustiach má v pokoji súčiniteľ trenia 0,15 – trecia sila je teda o 50% vyššia ako keď sú styčné plochy namazané. Keď sa vrták v čeľustiach pohne a prešmykuje (z pokojového trenia sa stalo šmykové), pri namazaných styčných plochách môže súčiniteľ trenia klesnúť na hodnotu 0,03 a to je 5-krát menej ako pri suchých trecích plochách v pokoji.

Mazanie výrazne znižuje súčiniteľ šmykového trenia, čo je v tomto prípade nežiadúce a preto udržujme oválne stopky vrtákov aj styčné plochy čeľustí skľučovadla v čistom a odmastenom stave. Pri vŕtaní najmä do kovových materiálov, kde často používame vŕtací olej na chladenie špičky vrtáka, dajme pozor, aby sa nedostal zbytočne na stopku. Prešmyknutie vrtáka poškodzuje čeľuste a často sa poškodí aj samotná stopka (obr. 3.). Niektoré typy vrtákov – najmä s väčšími priemermi - môžu mať práve z týchto dôvodov trojhrannú alebo šesťhrannú stopku.

Obr. 3. Poškodené stopky a skľučovadlá

Škodlivé trenie

Ide o trenie, ktoré nepotrebujeme a snažíme sa ho minimalizovať, pretože nám škodí – bráni pohybu. Vzniká teplo a znižuje sa účinnosť. Sane majú na styčných plochách kovové kovanie a aj lyže voskujeme, aby sa lepšie šmýkali, mažeme ložiská, prevody a rôzne styčné plochy všade, kde je menšie trenie vítané.

Obr. 4. Rôzne upínacie systémy

Do tejto kategórie jednoznačne patria stopky vrtákov a sekáčov používaných v elektropneumatických kladivách. Existuje pomerne značné množstvo upínacích systémov (obr. 4) a ich konštrukcie sa môžu navzájom líšiť, avšak z pohľadu trenia a potreby mazania platia pri práci s nimi rovnaké zásady.

Najpoužívanejšie sú stopky s uchytením SDS-plus a SDS-max. Majú rýchloupínací systém vyvinutý firmou Robert Bosch a pre zaujímavosť SDS pôvodne znamenal Steck, Dreh, Sitz (vložiť, otočiť, držať) a v anglickom vysvetlení skratky SDS sa neskôr používalo Special Direct System (špeciálny priamy systém).

Z animácie je zrejmý mechanizmus rýchloupínacieho systému.

Na mazanie stopiek sa používa lítiové mazivo s vysokou teplotnou odolnosťou a stabilitou zachovania dobrých mazacích vlastností v rozsahu od -30°C do +120°C (krátkodobo až do +140°C). Pri teplotách nad 100°C však mení svoju konzistenciu na tekutú a vyplavuje prach a nečistoty z upínacieho systému, ktoré sa tam dostali pri vŕtaní alebo sekaní.

Obr. 5. Nesprávne (A) a správne mazanie (B), (C) a (D) vrtákov so stopkami SDS-plus

Záver

Mazivá slúžia ako separačné médium medzi dvomi trecími plochami, ktoré sú v pohybe. Ich úlohou je nielen znížiť opotrebenie, ale aj chladiť a v niektorých prípadoch aj tesniť a znižovať hlučnosť v mieste trenia. Často slúžia aj ako ochrana proti korózii. Nepodceňujme preto mazanie – cena maziva a trocha času venovaného správnemu mazaniu tak, ako to bolo v článku vysvetlené, sa nám niekoľkonásobne vrátia. Neverili by ste, ako sa dá takýmto spôsobom predĺžiť životnosť vŕtacieho kladiva. Áno – vŕtacieho kladiva – mažeme totiž hlavne kvôli vŕtaciemu kladivu, nie kvôli vrtáku. Ale o tom a aj o teplotách na úderníku a stopke si povieme viac v nasledujúcom článku.

Kľúčové slová: mazivá, mazanie stopiek, stopky vrtákov, trenie, mazivo, suchá stopka

Zdroje:
Interné technické a školiace materiály spoločnosti HERMAN
Strojnické tabulky (Jiří Leinveber, Pavel Vávra) vyd. ALBRA 2021
Technická fysika (Bohumil Dobrovolný) vyd. ROH, Praha 1952

Marek Baláž

Vo firme HERMAN som začal pracovať ako servisný technik. Počas tohto obdobia som mal možnosť spoznať každý model náradia takpovediac do poslednej skrutky. V súčasnosti vediem servisné oddelenie a osobne sa podieľam na testovaní nových produktov.