Ammattikäyttöön tarkoitettujen käsikäyttöisten kiintoavainten, kuten yhdistelmäavainten, kestoikä ja murtumislujuus riippuvat suoraan teräksen kemiallisesta koostumuksesta sekä sen muovaustekniikasta. Työkaluteollisuudessa ei käytetä puhdasta metallia – kaikki käyttöominaisuudet saavutetaan erityisillä seosteräsyhdistelmillä ja hallituilla termomekaanisilla prosesseilla.
Teräslaadut ja niiden ominaisuudet
Teräs on raudan ja hiilen seos. Lisättyjen kemiallisten alkuaineiden (seostuksen) mukaan metallin kovuus, joustavuus ja korroosionkestävyys muuttuvat merkittävästi.
- Hiiliteräs: Tämä on perusseos, joka sisältää vain rautaa ja hiiltä. Vaikka hiili tuo kovuutta, tämä teräs on hauras eikä kestä ruostetta. Nykyään sitä käytetään vain edullisissa, kotikäyttöön tarkoitetuissa työkaluissa. Suuressa kuormituksessa hiiliteräksinen kiintoavain ei yleensä taivu, vaan yksinkertaisesti katkeaa.
- Seosteräs: Tämä on terästä, johon on mekaanisten ominaisuuksien parantamiseksi lisätty muita metalleja (kromia, vanadiinia, molybdeeniä, nikkeliä). Se on ammattityökalujen valmistuksen standardi.
- CrV (kromi-vanadiiniteräs): Tämä on käsikäyttöisten kiintoavainten alan ehdoton standardi. Kromi lisää teräksen kovuutta (kulutuskestävyyttä) ja suojaa korroosiolta. Vanadiini kasvattaa huomattavasti metallin tiheyttä ja väsymislujuutta, minkä ansiosta työkalu kestää suuria vääntömomentteja ilman plastista muodonmuutosta. CrV-teräs mahdollistaa ohutseinäisten kiintoavainten valmistuksen, jotka silti säilyttävät rakenteellisen eheytensä.
- CrMo (kromi-molybdeeniteräs): Molybdeeni antaa metallille poikkeuksellisen joustavuuden ja iskukuormien keston. Vaikka CrMo-terästä käytetään useimmiten iskuhylsyissä (jotka toimivat paineilmaiskuvääntimien kanssa), sitä tavataan toisinaan myös premium-luokan käsikiintoavaimissa. CrMo-teräksestä valmistettu kiintoavain ei kriittisessä ylikuormituksessa katkea, vaan muuttaa hitaasti muotoaan ja ehkäisee näin tapaturmia.
Valmistusmenetelmät: kuuma- ja kylmätaonta
Parhainkin terässeos on arvoton, ellei sitä muovata oikein. Sulatusta ja muottiin valamista ei käytetä työkaluvalmistuksessa syntyvien ilmakuplien ja heikon molekyylirakenteen vuoksi. Sen sijaan käytetään taontaa.
- Kuumataonta (Drop forging): Tämä on kiintoavainten pääasiallinen valmistustapa. Teräsaihio kuumennetaan punahehkuiseksi (uudelleenkiteytymislämpötilan yläpuolelle) ja lyödään tehokkaalla puristimella muottiin. Prosessin aikana metallin sisäinen raerakenne mukautuu kiintoavaimen muotoihin. Juuri tämä katkeamaton, työkalun pituussuunnassa muodostunut kuiturakenne antaa kiintoavaimelle parhaan mahdollisen taivutusmurtumiskestävyyden.
- Kylmätaonta: Metalli muovataan huoneenlämmössä erittäin suurella paineella. Koska metallia ei kuumenneta, sen kidehila puristuu kokoon, mikä lisää voimakkaasti pinnan kovuutta ja myötörajaa. Kylmätaontaa käytetään useimmiten pienissä, tarkkuutta vaativissa osissa (esimerkiksi hylsyjen sisäprofiilien tai tarkkojen räikkämekanismien muovauksessa), sillä kokonaisen suuren kiintoavaimen kylmätaonta on teknologisesti liian monimutkaista ja kallista.
Pinnankäsittely: miksi käytetään Satin chrome plated -viimeistelyä?
Taottu ja lämpökäsitelty kiintoavain on suojattava ympäristön vaikutuksilta. Tähän käytetään galvaanista kromausta, joka voi olla kiiltävä (kiillotettu) tai matta – satin chrome plated.
Ammattimekaanikot valitsevat useimmiten mattapinnoitteen (satiini) seuraavista käytännön syistä:
- Pito: Mattapinta on mikroskooppisesti karheampi. Se säilyttää tukevan otteen silloinkin, kun työkalu tai kädet ovat moottoriöljyn tai jäähdytysnesteen tahrimat. Kiiltävät avaimet muuttuvat tällaisissa olosuhteissa liukkaiksi.
- Heijastusten vähentäminen: Kirkkaasti valaistuissa korjaamoissa kiiltävä kromi heijastaa valon suoraan silmiin. Satin-pinnoite hajottaa valon ja estää häikäistymisen.
- Naarmuuntumisen kestävyys: Kiillotetulla pinnalla näkyy heti jokainen mikroskooppinen naarmu tai sormenjälki. Mattapinta säilyttää siistin ulkonäkönsä pidempään myös intensiivisessä käytössä.
