Zastosowanie – mocowanie na stali
Jeśli kiedykolwiek pracowałeś na inwestycji w branży energetycznej / przemysłowej, prawdopodobnie miałeś do czynienia z problemem mocowania elementów do stali powlekanej. Do najczęściej mocowanych elementów należą (patrz rysunek 1):

1. urządzenia;
2. platformy;
3. korytka do instalacji elektrycznych i telekomunikacyjnych;
4. wsporniki rurociągów;
5. mocowania dla instalacji różnych branż, w tym mechanicznych.

Rysunek 1 – Mocowanie korytek kablowych i wsporników rur do stali.

Tradycyjnie istnieją dwa sposoby mocowania wyżej wymienionych elementów do konstrukcji stalowej: (i) spawanie i (ii) skręcanie (patrz rysunek 2). 

Rysunek 2 – Tradycyjne sposoby mocowania elementów do stali: spawanie (po lewej) i skręcanie (po prawej).

Tradycyjne metody mocowania na stali
Spawanie to metoda wysoce niezawodna i solidna, dzięki czemu stosowana jest od dziesięcioleci. Jednak w przypadku spawania tradycyjnego istnieją pewne wyzwania, a mianowicie:

• wymagana jest bliskość źródła zasilania, co może okazać się problemem na placu budowy;
• powstające przy procesie iskry stanowią potencjalne zagrożenie dla zdrowia, bezpieczeństwa i środowiska (HSE);
• jest to proces czasochłonny;
• wymaga zaangażowania wykwalifikowanego spawacza;
• w przypadku stali powlekanej po spawaniu konieczna jest pewna przeróbka.

Jedna z metod alternatywnych, skręcanie, polega na wykonaniu otworów w konstrukcji stalowej w celu przeprowadzenia śrub, które powinny być dostępne z obu stron dla zapewnienia prawidłowego mocowania. Pod względem wymaganego narzędzia niezbędne nakłady nie są znaczące, jednakże metoda ta wiąże się z pewnymi wyzwaniami:

• powolny i wyczerpujący proces dla operatora;
• niska ergonomia pracy, trudność w wykonaniu w niektórych miejscach/kierunkach;
• przed skręceniem konieczne wykonanie zabezpieczenia antykorozyjnego;
• w razie konieczności użycia wiertarki magnetycznej, brak możliwości jej zastosowania w każdym miejscu.

Rozwiązania firmy Hilti do mocowania na stali
Odpowiadając na powyższe wyzwania związane z tradycyjnymi metodami mocowania na stali, firma Hilti pracuje nad nowymi rozwiązaniami w zakresie kołków osadzanych dynamicznie i kołków wkręcanych, posiadając rozległe i wieloletnie doświadczenie w tej dziedzinie. W tym obszarze możemy wyróżnić cztery różne rozwiązania produktowe firmy Hilti: (i) X-ST GR, (ii) X-BT, (iii) S-BT HL oraz (iv) F-BT. Graficzne przedstawienie powyższych czterech rozwiązań znaleźć można na rysunku 3.

Pierwszym rozwiązaniem wprowadzonym na rynek przez Hilti w 1994 roku był łącznik X-ST GR. Jest to kołek gwintowany ze stali nierdzewnej mocowany bezpośrednio do stali za pomocą osadzaka, co czyni go bardzo szybkim rozwiązaniem.

Kolejnym rozwiązaniem był kołek X-BT przeznaczony do stosowania także w technologii mocowania dynamicznego. Pierwsza generacja produktu X-BT została wprowadzona na rynek w 2003 roku, czyli ponad dwie dekady temu. Łącznik wbijany jest w wywiercony wcześniej otwór, wytwarzając wysoką temperaturę i powodując zgrzewanie tarciowe. Na całym obwodzie zachodzi fuzja, co uniemożliwia przedostanie się wilgoci do otworu prowadzącego, zapewniając ochronę przed korozją.

Elementy mocujące S-BT HL, wprowadzone na rynek w 2024 roku, są drugą generacją produktu S-BT, pierwotnie wprowadzonego na rynek w 2016 roku. Są to kołki gwintowane wykonane z hartowanej stali węglowej lub austenityczno-ferrytycznej stali nierdzewnej (Duplex). Osadzanie tego łącznika polega ona na wykonaniu otworu pilotażowego specjalnym wiertłem, a następnie wkręceniu kołka. Obie czynności wykonuje się jednym narzędziem Hilti. Co do zasady kołek posiada średnicę nieco większą niż średnica otworu, zatem do zastosowania tej technologii niezbędne jest przyłożenie znacznego momentu dokręcającego. Tak powstający gwint w otworze skutkuje wytworzeniem połączenia kształtowego o relatywnie wysokiej nośności.

Elementy mocujące F-BT stanowią część systemu o nazwie Hilti Cordless Stud Fusion, który opiera się o proces zgrzewania czołowego. System ten klasyfikuje się jako zgrzewanie kołków łukiem ciągnionym z gazem osłonowym. Proces ten wykorzystuje prąd elektryczny do wytworzenia łuku elektrycznego w obwodzie powstałym między kołkiem a materiałem rodzimym. Łuk elektryczny przemieszcza się między dwoma materiałami przez szczelinę powietrzną, wytwarzając intensywne, skupione ciepło wykorzystywane do stopienia podstawy kołka i niewielkiego obszaru materiału rodzimego. Gdy materiały zostaną odpowiednio nadtopione, kołek osadzany jest w tym obszarze i przytrzymywany w miejscu przez okres zestalania się metali, tworząc połączenie spawane. Urządzenie CSF ma znacznie mniejszą wagę niż standardowe narzędzia spawalnicze i co szczególnie ważne nie wymaga zewnętrznego źródła zasilania; stanowi rozwiązanie wysoce powtarzalne i praktycznie beziskrowe.

Rysunek 3 – schematyczna prezentacja rozwiązań Hilti do mocowania w stali: X-ST GR (u góry po lewej), X-BT (u góry po prawej), S-BT HL (u dołu po lewej) i F-BT (u dołu po prawej).

Jeśli chodzi o wartości nośności łącznik X-ST GR jest przeznaczony do lekkich zastosowań (zalecana wartość obciążenia rozciągającego 1,8 kN), X-BT i S-BT przeznaczone są do średnich obciążeń (zalecana wartość obciążenia rozciągającego 3,6 kN), podczas gdy F-BT może być używany do ciężkich zastosowań (zalecane obciążenie rozciągające 8 kN). Zróżnicowane są możliwe grubości materiału podłoża - F-BT można stosować od 4 mm, S-BT HL i X-ST GR od 6 mm, a X-BT od 8 mm.
Należy pamiętać, że w przypadkach, w których kołki stosowane są z materiałem podłoża o mniejszej grubości, należy wziąć pod uwagę redukcję nośności zgodnie z instrukcjami technicznymi, a także możliwość uszkodzenia spodu materiału. 

Katalog produktów kołki do mocowania na stali: Kołki gwintowane - Hilti Polska