En mengde ulike maskinteknikker gjør at din bil ikke faller fra hverandre. Den består jo av 10 000 store og små deler. Så hva holder alt på plass, år etter år? Uten at livsviktige komponenter rister løs og havner på asfalten?

Bildet øverst: I din bil er kanskje 7000 av bilens 11 000 deler mer eller mindre skrudd; satt sammen med spesielt valgte skruer, muttere og skiver. Resten er punktsveist eller limt. (Foto: Volvo)

Av Stein Bekkevold

Mye av bilen er sveist med sterkstrøm og tykke kobberledere – punktsveising. Noen skjøter blir sømsveist med kobberruller eller kraftige laserstråler, hardt fokusert lys. Og mer og mer blir limt, med avanserte og robuste epoksylim som i gamle dager hørte romfart og kampfly til.

Men det aller meste er fortsatt skrudd. Så da er spørsmålet: hvordan kan en skrue, noen tynne gjenger og en stakkars mutter holde sammen det meste i bilen din? År etter år, ristetur etter ristetur …

Uten riktig dimensjonerte og monterte skruer og muttere ville motor, drivlinje og understell falle fra hverandre i løpet av noen timer. Først ville alt som er skrudd til motoren ramle på garasjegulvet eller bli strødd utover veien. Ting som ikke er trukket godt til, med korrekt moment, ville riste løs og forsvinne.

Og skal skrue/mutter tåle strekk og andre påkjenninger må styrken være der. Mange maskinskruer er i dag laget av stål med 1200 MPa fasthet eller mer. I din bil har du stort sett 450-600 MPa stål i karosseriet, mens noen deler har høyere fasthet. Så: Hva er egentlig en skrue?

La oss ta definisjonen: Skruen er en sylindrisk eller konisk (kjegleformet) bolt med gjengerog hode. Den har mange slags bruk og former. Vanligst er skruene som kobler atskilte deler – de er maskinelementer.

Vi har skruer for stål og metall, og for bruk i tre. Skruer brukes også for løfting av vann, grus og lignende – andre til justering av apparat- og maskindeler. For sammenføying av stål og metaller brukes ulike typer, med dimensjoner som er internasjonalt vedtatt.

En plate-skrue er spiss og laget av herdet stål, den lager sine gjenger selv. Skruer for kobling av metalldeler heter maskinskrue.

Hva er skrue, hva er bolt? En rendyrket bolt har verken hode eller gjenger, og er en kort, glatt metallstang. På dette bildet ser du friksjonsmuttere. (Foto: Anders Lagerås)

1500-tallet

Metallskruer kom ikke i bruk i Europa før på slutten av 1500-tallet. Det var først med industrialderen, med kraftig økt bruk av maskiner på slutten av 1700-tallet, at skruer slo igjennom. Før handlet det mest om stifting, klinking og liming, metoder som ikke var så smarte om du senere måtte åpne det du hadde skrudd sammen.

Skruer med gjenger og mutter har vært brukt i et par tusen år, siden Heron fra Alexandrialaget et apparat for å skjære gjenger. Enda et par hundre år tidligere fant Arkimedes opp en spiralformet skrue. Denne brukte han ikke til sammenføyning, men til å pumpe opp vann, for å vanne åkrene.

Gjengede skruer av hardt tre er også blitt brukt til presser, i olje- og vinforetak.

Da lærte vi altså det; gjenger kan flytte eller låse fast noe. Grunnen til at viktige maskindeler skrus sammen med et angitt moment, en trekkraft mot mutter eller skruehode, er at gjengene får bolt og skrue til å strekke seg. Du innfører en høy strekk-spenning som holder delene sammen. Spenningen kan være svært stor, og skal hindre at forbindelsen slarker og skramler, og at mutter og skrue ristes løs. Og: Skal du være 100 % sikker på at forbindelsen ikke løsner, kan du låse mutter og skrue med låsetråd, eller med robust sprengskive som øker strekkspenningen. Mutteren kan også ha anordning som holder den fast; en friksjonsskive som låser alt. Men da er vi gjerne i flyenes verden. De ramler jo ned om ting løsner, mens bilen bare lager bråk og stanser – eventuelt i grøfta…

Gjengenes utforming

er standardisert, ofte etter ISO-normen Metric Screw Threads, og målene står i digre tabeller. Der angis diameter (ytre), stigning, innvendig diameter og eventuelt bor-diameter. ISO-gjenger har i stor grad fortrengt det engelske Whitworth-systemet med tommer, men dette brukes fortsatt i Storbritannia og Nord-Amerika.

For metriske gjenger angis målene i millimeter, det står en M først på pakken: M20x1,5 – der 20 er diameteren på skruen og 1,5 er stigningen, avstanden mellom hver gjengetopp. Om stigningen ikke er angitt betyr det at den følger ISO-standard.

Standard gjengevinkel er 60° på bolt og 55° på rør. Gjengene kan formes ved rulling/pressing snarere enn skjæring, rulling gir økt fasthet. Nitrering øker slitasjemotstanden.

Arkimedes skrue blir brukt over hele verden for å pumpe vann, jord og alt derimellom. (Foto: M A Wijngaarden)

Elektropotensial

Det er viktig å bruke samme materiale i det som skrus sammen – som i skruene. Ellers vil noe bli offeranode; spist opp av korrosjon pga ulik elektrisk potensial. Dette mystiske begrep vises i den elektriske spenningsserien: en nesten uleselig skala som angir forholdet mellom metallers oksidasjonsevne, evnen til å gå i oppløsning fordi elektrisk ladde atomer (ioner) stikker av.

Edle metaller slipper ikke løs ionene slik de ikke-edle gjør – i høy grad; de blir pulver, et oksid. Og metallene er mer eller mindre edle: Gull er superedelt og har et e-potensial på +1,50. Magnesium er enormt lite edelt og ligger på MINUS 2,73, altså milevis fra gull. Aluminium er ikke mye bedre, på -1,66 – og brukes derfor som offer-anode på stålskrog – stålet ruster ikke mens anodene sakte forsvinner ut i havet som ioner og må erstattes når båten går i dokk.

Stålskruer?

Jo, når en skrue av jern/stål skrus inn i en maskindel av jern/stål hender nesten ingen ting. Om du derimot setter en stål-skrue inn i aluminium eller magnesium, går det du skrur sammen rett i oppløsning – det minst edle metallet ofrer seg og blir pulver.

Jern ligger på -0,44 på skalaen, et stykke unna nikkel på -0,25; derfor er rustfritt stål (jern-krom-nikkel) så bra. Titan da? Dette smarte metallet er lett og sterkt og drar over seg sin egen oksidhinne – som gjør det mindre følsomt for korrosjon.

Metallenes pluss- og minus-potensial angir at metallene ligger på hver sin side av universets hovedstoff hydrogen, som er nøytralt og ligger midt på skalaen.

Bare så du vet det…

Les også: Ingen grunn til panikk – fossilt fortsetter i mange år