Szpilki czy śruby głowicy: moment, smar, kolejność

Głowica trzyma się na bloku dzięki łącznikom (szpilkom lub śrubom), a od ich napięcia zależy, czy uszczelka będzie szczelna. Ten poradnik odpowiada na pytania: czym szpilka różni się od śruby, dlaczego ten sam moment dokręcania daje różny docisk przy różnym smarze i dlaczego liczby podajemy wyłącznie według instrukcji konkretnego zestawu.

Bezpieczeństwo i przepisy. Wiele części z tej kategorii jest przeznaczonych do silników sportowych lub użytku poza drogami publicznymi. Modyfikacje mogą wymagać zmian w dokumentach pojazdu lub dodatkowego badania technicznego i mogą skutkować utratą gwarancji producenta pojazdu. Błąd przy dokręcaniu głowicy kończy się zwykle awarią silnika. Zalecamy montaż w wykwalifikowanym warsztacie. Nie podajemy tu momentów dokręcania: obowiązuje instrukcja producenta konkretnego zestawu.

Po co głowicy napięcie wstępne

Szpilka lub śruba działa jak sprężyna. Dokręcenie wydłuża ją o niewielką, ściśle określoną wartość, a jej sprężystość daje siłę docisku, czyli napięcie wstępne. Gdyby element tylko lekko dokręcić, napięcia nie byłoby. Gdyby dokręcić go za mocno, wydłużyłby się ponad granicę plastyczności i nie wróciłby do pierwotnej długości (świadomie tylko w fabrycznych śrubach rozciągliwych, niżej).

Docisk głowicy musi uszczelnić jednocześnie komory spalania, kanały oleju i kanały cieczy chłodzącej, zarówno na zimnym, jak i na rozgrzanym silniku. Producent uszczelek podkreśla, że od siły docisku i sposobu dokręcania zależy nacisk powierzchniowy, a ten decyduje o szczelności.

Szpilki czy śruby

Śruba wkręca się w blok razem z łbem: w trakcie dokręcania obraca się cały element. Szpilkę wkręca się w blok tylko ręcznie i zostaje na miejscu, a dokręca się nakrętkę z podkładką. Ważne, by szpilka doszła do dna otworu.

Zasada praktyczna: w większości zastosowań producent szpilek (ARP) zaleca szpilki, ale w niektórych samochodach zabudowa (na przykład elementy wystające do komory silnika) wymusza śruby, jeśli głowica ma być zdejmowana bez wyjmowania silnika. Wybór zależy więc od konkretnego auta, nie od ogólnej reguły.

Smar i tarcie decydują o docisku

Moment dokręcania mierzy opór przy kręceniu, a nie napięcie szpilki. Większość momentu (według opracowań technicznych około 90%) idzie na pokonanie tarcia pod łbem lub nakrętką i w gwincie, a tylko reszta rozciąga element. Dlatego ten sam moment daje inny docisk przy innym smarze. Producent szpilek wskazuje trzy czynniki wpływające na tarcie: rodzaj smaru, stan gwintów w bloku oraz wykończenie powierzchni elementu złącznego.

Z tego wynikają trzy zasady:

• Moment z instrukcji obowiązuje tylko dla smaru z instrukcji. Producent szpilek (ARP) podaje wartości dla własnego smaru montażowego i nie podaje ich dla oleju silnikowego ani smarów molibdenowych. Producenci korbowodów też wiążą wartości ze smarem (Carrillo: bez dołączonego dokręcaj wyłącznie według wydłużenia). Niektórzy wskazują smary molibdenowe jawnie, więc decyduje instrukcja.
• Smar nakłada się pod łeb lub nakrętkę i na gwint. Wyjątek to gwinty wychodzące do płaszcza wodnego: tam stosuje się uszczelniacz do gwintów, a nie smar montażowy, i nie łączy się obu środków.
• Nowy element ma największe tarcie przy pierwszym dokręceniu. Kolejne cykle zmniejszają je, aż się wyrówna. Dlatego smar, który stabilizuje tarcie, zmniejsza rozrzut napięcia między pierwszym a kolejnymi dokręceniami i między sąsiednimi elementami.

Moment, kąt czy wydłużenie

Napięcie można ustalać trzema metodami: kluczem dynamometrycznym, kątem obrotu po dociągnięciu wstępnym oraz pomiarem wydłużenia. Według producenta szpilek pomiar wydłużenia jest najdokładniejszy, ale jest praktyczny tylko tam, gdzie można zmierzyć długość elementu, na przykład w śrubach korbowodów. Śruby i szpilki głowicy montuje się zwykle „na ślepo”, więc używa się klucza dynamometrycznego albo kąta.

Kilka konsekwencji:

• Klucz trzeba sprawdzać. Klucz dynamometryczny traci dokładność z czasem, zwłaszcza użyty jak dźwignia do odkręcania. Kontroluj go okresowo.
• Kąt obrotu wymaga kalibracji. Producent szpilek uznaje go za odpowiedni dla silników sportowych tylko wtedy, gdy jest skalibrowany dla danego montażu.
• Fabryczne śruby rozciągliwe są jednorazowe. Producent uszczelek opisuje metodę momentu z kątem: element jest dociągany poza granicę plastyczności i zostaje trwale wydłużony, dlatego zaleca użycie go tylko raz. Producent szpilek dopuszcza natomiast ich ponowne użycie, o ile nie mają uszkodzeń.
• Kolejność i liczba stopni dokręcania podaje instrukcja. Najczęściej to kilka stopni, a nie jedno dokręcenie. Przy elementach pracujących parami (na przykład śruby korbowodu) dokręca się je naprzemiennie, nigdy jednej strony do końca przy luźnej drugiej.
• Powtórne dokręcanie nie jest potrzebne, jeśli stosujesz się do instrukcji, chyba że wymaga go producent uszczelki. Nie dokręca się głowicy na gorącym silniku.

Montaż i typowe błędy

• Brudne lub uszkodzone gwinty w bloku. Zanim wkręcisz element, oczyść otwory gwintownikiem czyszczącym (chaser), a nie zwykłym gwintownikiem, który zdejmuje materiał. Wyczyść otwory do dna i usuń płyny i opiłki. Zanieczyszczenia zmieniają moment potrzebny do uzyskania docisku.
• Szpilka niedokręcona do dna. Jeśli koniec gwintu wystaje ponad płaszczyznę bloku, szpilka mogła zawisnąć na zniszczonym gwincie.
• Nowe szpilki a wyciek cieczy. Gwinty wychodzące do płaszcza wodnego wymagają uszczelniacza zgodnego z instrukcją producenta.
• Zła strona podkładki. Podkładka ma fazę po jednej stronie, skierowaną w stronę łba lub nakrętki.
• Nierówne płaszczyzny. Producent uszczelek podaje wymagania dla płaskości i chropowatości bloku i głowicy. Dokręcanie nie naprawi wypaczonej powierzchni.
• Rdza na elementach. Czarny tlenek chroni tylko krótko. Elementy trzymaj naoliwione.
• Honowanie cylindrów bez płyty. Zakład obróbki zwykle zakłada na blok płytę dociskową dokręconą jak głowica, żeby wymiary cylindrów odpowiadały stanowi po dokręceniu. Carrillo wymaga jej, chyba że otwory śrub nie są częścią cylindra.

Przy pierwszej budowie głowicy zalecamy warsztat, a przed montażem przeczytaj instrukcję dołączoną do zestawu. Nie zastępuje jej żaden poradnik, w tym ten.

Jak dobrać zestaw

• Silnik i wersja: zestaw musi być dedykowany do konkretnego silnika, bo długość, gwint i średnica zależą od głowicy i bloku.
• Szpilki czy śruby: czy głowica ma być zdejmowana w aucie i czy nic nie koliduje ze szpilkami.
• Materiał i wytrzymałość: producenci oferują stal stopową, stale wysokowytrzymałe i superstopy. Te o najwyższej wytrzymałości bywają wrażliwe na korozję i trzeba je trzymać naoliwione. Wytrzymałość zestawu dobierz do planowanego obciążenia silnika.
• Smar: upewnij się, że zestaw zawiera smar z instrukcji albo wskazuje, jaki użyć.

Co zmienić razem

• Uszczelka pod głowicę. Nowy docisk ma sens tylko z uszczelką dobraną do silnika. Zobacz kategorię Uszczelki.
• Układ korbowo-tłokowy. Śruby korbowodów mają własne zasady. Zobacz poradnik Tłoki kute i korbowody: co sprawdzić przed zakupem.
• Turbo i doładowanie. Wyższe obciążenie głowicy ma sens tylko w całym projekcie. Zobacz poradnik „Jak dobrać turbosprężarkę”.
• Głowica i rozrząd. Przy zdjętej głowicy sprawdź jej płaskość i stan: Głowica i rozrząd.

Lista kontrolna przed zakupem

• Wiem, do jakiego silnika (model, wersja, rocznik) jest zestaw.
• Zdecydowałem, czy potrzebuję szpilek, czy śrub, i sprawdziłem zabudowę.
• Mam instrukcję producenta z metodą dokręcania, kolejnością i smarem.
• Wiem, jaki uszczelniacz stosować w gwintach wychodzących do płaszcza wodnego.
• Mam sprawny, sprawdzony klucz dynamometryczny albo narzędzie do kąta.
• Zaplanowałem czyszczenie gwintów w bloku i sprawdzenie płaskości głowicy.
• Wiem, jak zmiana wpłynie na dokumenty pojazdu, badanie techniczne i gwarancję.

Zobacz kategorię Szpilki i śruby ARP →

FAQ

Czy szpilki są zawsze lepsze od śrub?

Nie. Producent szpilek zaleca je w większości zastosowań, bo ułatwiają montaż i dają dokładniejsze obciążenie, ale w niektórych autach zabudowa wymusza śruby. Decyduje konkretny silnik.

Czy mogę użyć oleju silnikowego zamiast smaru z instrukcji?

Nie rób tego bez zgody producenta. Wartości momentu z instrukcji dotyczą wskazanego smaru, a producent szpilek nie podaje ich dla oleju ani smarów molibdenowych. Inny smar zmienia docisk przy tym samym momencie.

Czy po dokręceniu trzeba dokręcać głowicę ponownie?

Przy zgodności z instrukcją zwykle nie, chyba że wymaga tego producent uszczelki. Nie dokręca się głowicy na gorącym silniku.

Czy można użyć fabrycznych śrub głowicy drugi raz?

Fabryczne śruby rozciągliwe dokręcane z kątem są trwale wydłużane, więc zaleca się użycie ich tylko raz. Producent szpilek dopuszcza ich ponowne użycie, jeśli nie mają uszkodzeń gwintu ani śladów korozji.

Dlaczego w poradniku nie ma wartości momentu dokręcania?

Bo zależą od konkretnego zestawu, materiału, smaru i silnika. Obowiązują wartości z instrukcji producenta danego zestawu, nawet jeśli różnią się od fabrycznych.

Czy mogę montować szpilki sam?

To praca w wykwalifikowanym warsztacie: wymaga czystych gwintów, właściwego smaru, kalibrowanego klucza i znajomości instrukcji silnika. Błąd kończy się zwykle awarią silnika.

Powiązane kategorie: Silnik i turbo, Szpilki i śruby, Uszczelki