Technische Informationen Verbindungstechnik
Technische Informationen ab Seite
Allgemein Tabellen, Normen Tabellen, Normen
Internationales Einheitensystem SI Umrechnungstabellen
Umrechnungstabellen metrisch – USA, USA – metrisch Härtevergleichstabelle
Bezeichnung der Normen verschiedener Länder
ab Seite Schrauben und Muttern aus warmfesten, hochwarmfesten und kaltzähen Stählen
G.002 G.002 G.002 G.002 G.004 G.006 G.007
Mechanische Eigenschaften bei Raumtemperatur und Mindestwerte der 0,2 %-Dehngrenze bei erhöhten Temperaturen Anhaltswerte für die Dichte und den statischen Elastizitätsmodul Anhaltswerte für den Wärmeausdehnungs koeffizient, die Wärmeleitfähigkeit und die Wärmekapazität
Werkstoffübersicht für Anwendungstemperaturen über +300 °C Werkstoffübersicht für Anwendungstemperaturen von –200 °C bis –10 °C
Zweckmässige Werkstoffpaarungen für Schrauben und Muttern
Begriffsdefinitionen der Verschraubungstechnik
Begriffsdefinitionen der Verschraubungstechnik
Schrauben, Festigkeitsklassen 4.6 bis 12.9/12.9 Mechanische und physikalische Eigenschaften von Schrauben Mindestbruchkräfte von Schrauben Prüfkräfte von Schrauben
Werkstoffe, Wärmebehandlungen, chemische Zusammensetzungen Eigenschaften bei erhöhten Temperaturen Eigenschaften bei erhöhter Festigkeit (wenn ≥ 1 000 N/mm2)
Muttern, Festigkeitsklassen 04 bis 12
Mechanische Eigenschaften von Muttern mit Regelgewinde Abstreiffestigkeit für Muttern mit Nennhöhe ≥ 0,5 d, jedoch 16 mm b 800 830 – – 640 660 – – 600 0,91
9.8 d ≤ 16 mm 900 900 – – 720 720 – – 650 0,90
10.9
12.9/ 12.9
600 600 – – – – 480 480e 440 0,92
8.8 d ≤ 16 mm a 800 800 – – 640 640 – – 580 0,91
1 000 1 040 – – 900 940 – – 830 0,88
1 200 1 220 – – 1080 1 100 – – 970 0,88
–
–
12
12
10
9
8
–
–
–
52
52
48
48
44
–
0,22
0,20
–
–
–
–
–
Kein Bruch 120 130 220g 220g 114 124 209g 209g 67 71 95,0g 95,0g – – – – – – – –
155 220g 147 209g 79 95,0g – – – –
160 220g 152 209g 82 95,0g – – – –
190 250 181 238 89 99,5 – – – –
250 320 238 304 – – 22 32 h 1 /2 H1
255 335 242 318 – – 23 34
290 360 276 342 – – 28 37
320 380 304 361 – – 32 39 h, i 2 /3 H1
385 435 366 414 – – 39 44 h, j 3 /4 H1
– – – –
– – – 27
– – – –
– – – –
0,015 0,015 0,015 20 20 20 nach ISO 898-7 27 27 27
– – – –
h
1
/2 H1
h
1
/2 H1
ISO 6157-1n
0,015 0,015 20 20 27
m ISO 6157-3
Werte gelten nicht für Stahlbauschrauben. Für Stahlbauschrauben d ≥ M12. Nennwerte sind nur für das Bezeichnungssystem der Festigkeitsklassen festgelegt. Siehe Abschnitt 5. d Falls die untere Streckgrenze ReL nicht bestimmt werden kann, ist die Ermittlung der 0,2 %-Dehngrenze Rp0,2 zulässig. e Für die Festigkeitsklassen 4.8, 5.8 und 6.8 werden die Werte für Rpf min untersucht. Die aktuellen Werte sind nur zur Berechnung des Prüfspannungsverhältnisses angegeben. Sie sind keine Prüfwerte. f Prüfkräfte sind in den Tabellen F.006 festgelegt. g Die am Ende einer Schraube bestimmte Härte darf maximal 250 HV, 238 HB oder 99,5 HRB betragen. h Die Oberflächenhärte darf an der jeweiligen Schraube 30 Vickerspunkte der gemessenen Kernhärte nicht überschreiten, wenn sowohl die Oberflächenhärte als auch die Kernhärte mit HV 0,3 ermittelt werden. i Ein Anstieg der Oberflächenhärte auf über 390 HV ist nicht zulässig. j Ein Anstieg der Oberflächenhärte auf über 435 HV ist nicht zulässig. k Die Werte werden bei einer Prüftemperatur von – 20 °C bestimmt. l Gilt für d ≥ 16 mm. m Werte für KV werden untersucht. n Anstatt ISO 6157-1 darf ISO 6157-3 nach Vereinbarung zwischen Hersteller und Kunde gelten. a
b
T
F.004
www.bossard.com
© Bossard, F-de-2017.01
c
Werkstoffe Schrauben und Muttern Schrauben, Festigkeitsklassen 4.6 bis 12.9/12.9
Mindestbruchkräfte von Schrauben
nach ISO 898, Teil 1
Mindestbruchkräfte – Metrisches ISO-Regelgewinde Gewinde1) d
Nennspannungsquerschnitt As, nom [mm2 ]
Mindestbruchkraft Fm min (As, nom x Rm, min) [ N ] 4.6
4.8
5.6
5.8
6.8
8.8
9.8
10.9
12.9/12.9
M3 M3,5 M4 M5 M6 M7 M8 M10 M12 M14 M16 M18 M20 M22 M24 M27 M30 M33 M36 M39
5,03 6,78 8,78 14,2 20,1 28,9 36,6 58,0 84,3 115 157 192 245 303 353 459 561 694 817 976
2 010 2 710 3 510 5 680 8 040 11 600 14 6002) 23 2002) 33 700 46 000 62 800 76 800 98 000 121 000 141 000 184 000 224 000 278 000 327 000 390 000
2 110 2 850 3 690 5 960 8 440 12 100 15 400 24 400 35 400 48 300 65 900 80 600 103 000 127 000 148 000 193 000 236 000 292 000 343 000 410 000
2 510 3 390 4 390 7 100 10 000 14 400 18 3002) 29 0002) 42 200 57 500 78 500 96 000 122 000 152 000 176 000 230 000 280 000 347 000 408 000 488 000
2 620 3 530 4 570 7 380 10 400 15 000 19 000 30 200 43 800 59 800 81 600 99 800 127 000 158 000 184 000 239 000 292 000 361 000 425 000 508 000
3 020 4 070 5 270 8 520 12 100 17 300 22 000 34 800 50 600 69 000 94 000 115 000 147 000 182 000 212 000 275 000 337 000 416 000 490 000 586 000
4 020 5 420 7 020 11 350 16 100 23 100 29 2002) 46 4002) 67 4003) 92 0003) 125 0003) 159 000 203 000 252 000 293 000 381 000 466 000 576 000 678 000 810 000
4 530 6 100 7 900 12 800 18 100 26 000 32 900 52 200 75 900 104 000 141 000 – – – – – – – – –
5 230 7 050 9 130 14 800 20 900 30 100 38 1002) 60 3002) 87 700 120 000 163 000 200 000 255 000 315 000 367 000 477 000 583 000 722 000 850 000 1 020 000
6 140 8 270 10 700 17 300 24 500 35 300 44 600 70 800 103 000 140 000 192 000 234 000 299 000 370 000 431 000 560 000 684 000 847 000 997 000 1 200 000
Festigkeitsklasse
Wenn in der Gewindebezeichnung keine Gewindesteigung angegeben ist, so ist Regelgewinde festgelegt. Für Schrauben mit der Gewindetoleranz 6az nach ISO 965-4, die feuerverzinkt werden, gelten nach ISO 10684 reduzierte Werte. 3) Für Stahlbauschrauben 70 000 N (für M12), 95 500 N (für M14) und 130 000 N (für M16). 1) 2)
B erechnung des Nennspannungsquerschnitts As, nom Seite F.041
© Bossard, F-de-2017.01
Mindestbruchkräfte – Metrisches ISO-Feingewinde Gewinde dxP
Nennspannungs- Mindestbruchkraft Fm min (As, nom x Rm, min) [ N ] querschnitt Festigkeitsklasse As, nom [mm2 ] 4.6 4.8 5.6 5.8
6.8
8.8
9.8
10.9
12.9/12.9
M8x1 M10x1 M10x1,25 M12x1,25 M12x1,5 M14x1,5 M16x1,5 M18x1,5 M20x1,5 M22x1,5 M24x2 M27x2 M30x2 M33x2 M36x3 M39x3
39,2 64,5 61,2 92,1 88,1 125 167 216 272 333 384 496 621 761 865 1 030
23 500 38 700 36 700 55 300 52 900 75 000 100 000 130 000 163 000 200 000 230 000 298 000 373 000 457 000 519 000 618 000
31 360 51 600 49 000 73 700 70 500 100 000 134 000 179 000 226 000 276 000 319 000 412 000 515 000 632 000 718 000 855 000
35 300 58 100 55 100 82 900 79 300 112 000 150 000 – – – – – – – – –
40 800 67 100 63 600 95 800 91 600 130 000 174 000 225 000 283 000 346 000 399 000 516 000 646 000 791 000 900 000 1 070 000
47 800 78 700 74 700 112 000 107 000 152 000 204 000 264 000 332 000 406 000 469 000 605 000 758 000 928 000 1 055 000 1 260 000
15 700 25 800 24 500 36 800 35 200 50 000 66 800 86 400 109 000 133 000 154 000 198 000 248 000 304 000 346 000 412 000
www.bossard.com
16 500 27 100 25 700 38 700 37 000 52 500 70 100 90 700 114 000 140 000 161 000 208 000 261 000 320 000 363 000 433 000
19 600 32 300 30 600 46 100 44 100 62 500 83 500 108 000 136 000 166 000 192 000 248 000 310 000 380 000 432 000 515 000
20 400 33 500 31 800 47 900 45 800 65 000 86 800 112 000 141 000 173 000 200 000 258 000 323 000 396 000 450 000 536 000
F.005
T
Werkstoffe Schrauben und Muttern Schrauben, Festigkeitsklassen 4.6 bis 12.9/12.9
Prüfkräfte von Schrauben
nach ISO 898, Teil 1
Prüfkräfte – Metrisches ISO-Regelgewinde Gewinde1) d
Nennspannungsquerschnitt As, nom [ mm2 ]
Festigkeitsklasse 4.6
4.8
5.6
5.8
6.8
8.8
9.8
10.9
12.9/12.9
M3 M3,5 M4 M5 M6 M7 M8 M10 M12 M14 M16 M18 M20 M22 M24 M27 M30 M33 M36 M39
5,03 6,78 8,78 14,2 20,1 28,9 36,6 58,0 84,3 115 157 192 245 303 353 459 561 694 817 976
1 130 1 530 1 980 3 200 4 520 6 500 8 2402) 13 0002) 19 000 25 900 35 300 43 200 55 100 68 200 79 400 103 000 126 000 156 000 184 000 220 000
1 560 2 100 2 720 4 400 6 230 8 960 11 400 18 000 26 100 35 600 48 700 59 500 76 000 93 900 109 000 142 000 174 000 215 000 253 000 303 000
1 410 1 900 2 460 3 980 5 630 8 090 10 2002) 16 2002) 23 600 32 200 44 000 53 800 68 600 84 800 98 800 128 000 157 000 194 000 229 000 273 000
1 910 2 580 3 340 5 400 7 640 11 000 13 900 22 000 32 000 43 700 59 700 73 000 93 100 115 000 134 000 174 000 213 000 264 000 310 000 371 000
2 210 2 980 3 860 6 250 8 840 12 700 16 100 25 500 37 100 50 600 69 100 84 500 108 000 133 000 155 000 202 000 247 000 305 000 359 000 429 000
2 920 3 940 5 100 8 230 11 600 16 800 21 2002) 33 7002) 48 9003) 66 7003) 91 0003) 115 000 147 000 182 000 212 000 275 000 337 000 416 000 490 000 586 000
3 270 4 410 5 710 9 230 13 100 18 800 23 800 37 700 54 800 74 800 102 000 – – – – – – – – –
4 180 5 630 7 290 11 800 16 700 24 000 30 4002) 48 1002) 70 000 95 500 130 000 159 000 203 000 252 000 293 000 381 000 466 000 576 000 678 000 810 000
4 880 6 580 8 520 13 800 19 500 28 000 35 500 56 300 81 800 112 000 152 000 186 000 238 000 294 000 342 000 445 000 544 000 673 000 792 000 947 000
Prüfkraft Fp (As, nom x Sp, nom4)) [ N ]
Wenn in der Gewindebezeichnung keine Gewindesteigung angegeben ist, so ist Regelgewinde festgelegt. Für Schrauben mit der Gewindetoleranz 6az nach ISO 965-4, die feuerverzinkt werden, gelten nach ISO 10684 reduzierte Werte. Für Stahlbauschrauben 50 700 N (für M12), 68 800 N (für M14) und 94 500 N (für M16). 4) Werte für die Spannung unter Prüfkraft Sp, nom und ihr Verhältnis zur Dehngrenze siehe Seite F.004, Nr. 5 in Tabelle. 1) 2) 3)
B erechnung des Nennspannungsquerschnitts As, nom Seite F.041
Prüfkräfte – Metrisches ISO-Feingewinde
M8x1 M10x1,25 M10x1 M12x1,25 M12x1,5 M14x1,5 M16x1,5 M18x1,5 M20x1,5 M22x1,5 M24x2 M27x2 M30x2 M33x2 M36x3 M39x3
T
F.006
Nennspannungsquerschnitt As, nom [ mm2 ]
Prüfkraft, Fp (As, nom x Sp, nom) [ N ] 4.6
4.8
5.6
5.8
6.8
8.8
9.8
10.9
12.9/12.9
39,2 61,2 64,5 92,1 88,1 125 167 216 272 333 384 496 621 761 865 1 030
8 820 13 800 14 500 20 700 19 800 28 100 37 600 48 600 61 200 74 900 86 400 112 000 140 000 171 000 195 000 232 000
12 200 19 000 20 000 28 600 27 300 38 800 51 800 67 000 84 300 103 000 119 000 154 000 192 000 236 000 268 000 319 000
11 000 17 100 18 100 25 800 24 700 35 000 46 800 60 500 76 200 93 200 108 000 139 000 174 000 213 000 242 000 288 000
14 900 23 300 24 500 35 000 33 500 47 500 63 500 82 100 103 000 126 000 146 000 188 000 236 000 289 000 329 000 391 000
17 200 26 900 28 400 40 500 38 800 55 000 73 500 95 000 120 000 146 000 169 000 218 000 273 000 335 000 381 000 453 000
22 700 35 500 37 400 53 400 51 100 72 500 96 900 130 000 163 000 200 000 230 000 298 000 373 000 457 000 519 000 618 000
25 500 39 800 41 900 59 900 57 300 81 200 109 000 – – – – – – – – –
32 500 50 800 53 500 76 400 73 100 104 000 139 000 179 000 226 000 276 000 319 000 412 000 515 000 632 000 718 000 855 000
38 000 59 400 62 700 89 300 85 500 121 000 162 000 210 000 264 000 323 000 372 000 481 000 602 000 738 000 839 000 999 000
Festigkeitsklasse
www.bossard.com
© Bossard, F-de-2017.01
Gewinde dxP
Werkstoffe Schrauben und Muttern Schrauben, Festigkeitsklassen 4.6 bis 12.9/12.9
Werkstoffe, Wärmebehandlungen, chemische Zusammensetzungen
nach ISO 898, Teil 1 Stähle Festigkeitsklasse
Werkstoff und Wärmebehandlung
Chemische Zusammensetzung (Schmelzanalyse, %)1) C
Anlasstemperatur
P
S
B2)
min.
max.
max.
max.
max.
min.
–
0,55
0,05
0,06
nicht gefestigt
–
5.63)
0,13
0,55
0,05
0,06
6.84)
0,15
0,55
0,05
0,003
425
0,003
425
0,003
425
4.63), 4)
4.84)
Kohlenstoffstahl oder Kohlenstoffstahl mit Zusätzen
5.84) 8.86)
–
12.96), 8), 9)
0,06
0,40
0,025
0,025
oder
0,25
0,55
0,025
0,025
oder
0,20
0,55
0,025
0,025
Kohlenstoffstahl mit Zusätzen (z. B. Bor oder Mn oder Cr), gehärtet und angelassen
0,155)
0,40
0,025
0,025
oder
0,25
0,55
0,025
0,025
oder
0,20
0,55
0,025
0,025
Kohlenstoffstahl mit Zusätzen (z.B. Bor oder Mn oder Cr), gehärtet und angelassen
0,205)
0,55
0,025
0,025
oder
0,25
0,55
0,025
0,025
oder
0,20
0,55
0,025
0,025
Legierter Stahl, gehärtet und angelassen7)
Legierter Stahl, gehärtet und angelassen7)
Kohlenstoffstahl, gehärtet und angelassen
12.96), 8), 9)
0,06
0,155)
Kohlenstoffstahl, gehärtet und angelassen
10.96)
0,05
Kohlenstoffstahl mit Zusätzen (z. B. Bor oder Mn oder Cr), gehärtet und angelassen Kohlenstoffstahl, gehärtet und angelassen
9.86)
0,55
Legierter Stahl, gehärtet und angelassen7)
Legierter Stahl, gehärtet und angelassen7)
Kohlenstoffstahl mit Zusätzen (z. B. Bor oder Mn oder Cr oder Mo), gehärtet und angelassen
0,30
0,28
0,50
0,50
0,025
0,025
°C
0,025
0,025
0,003
0,003
425
380
Im Schiedsfall gilt die Produktanalyse. Der Bor-Gehalt darf 0,005 % erreichen, vorausgesetzt, dass das nicht wirksame Bor durch Zusätze von Titan und / oder Aluminium kontrolliert wird. Bei kalt umgeformten Schrauben der Festigkeitsklassen 4.6 und 5.6 kann eine Wärmebehandlung des für das Kaltumformen verwendeten Drahtes oder der kalt umgeformten Schraube notwendig werden, um die gewünschte Duktilität zu erreichen. 4) Für diese Festigkeitsklassen ist Automatenstahl mit folgenden maximalen Schwefel-, Phosphor- und Bleianteilen zulässig: Schwefel 0,34 %; Phosphor 0,11 %; Blei 0,35 %. 5) Bei einfachem Kohlenstoffstahl mit Bor als Zusatz und einem Kohlenstoffgehalt unter 0,25 % (Schmelzanalyse) muss ein Mangangehalt von mindestens 0,6 % für die Festigkeitsklasse 8.8 und 0,7 % für die Festigkeitsklassen 9.8 und 10.9 vorhanden sein. 6) Werkstoffe dieser Festigkeitsklassen müssen ausreichend härtbar sein, um sicherzustellen, dass im Gefüge des Kernes im Gewindeanteil ein Martensitanteil von ungefähr 90 % im gehärteten Zustand vor dem Anlassen vorhanden ist. 7) Legierter Stahl muss mindestens einen der folgenden Legierungsbestandteile in der angegebenen Mindestmenge enthalten: Chrom 0,3 %, Nickel 0,3 %, Molybdän 0,2 %, Vanadium 0,1 %. Wenn zwei, drei oder vier Elemente in Kombinationen festgelegt sind und geringere Legierungsanteile haben als oben angegeben, dann ist der für die Klassifizierung anzuwendende Grenzwert 70 % der Summe der oben angegebenen Einzelgrenzwerte für die zwei, drei oder vier betreffenden Elemente. 8) Für die Festigkeitsklasse 12.9/12.9 ist eine metallographisch feststellbare, mit Phosphor angereicherte weisse Schicht nicht zulässig. Diese muss mit einem geeigneten Prüfverfahren nachgewiesen werden. 9) Bei einem vorgesehenen Einsatz der Festigkeitsklasse 12.9/12.9 ist Vorsicht geboten. Dabei sollten die Eignung des Schraubenherstellers, die Montage und die Einsatzbedingungen berücksichtigt werden. Durch spezielle Umgebungsbedingungen kann es sowohl bei unbeschichteten als auch bei beschichteten Schrauben zu Spannungsrisskorrosion kommen. 1) 2)
© Bossard, F-de-2017.01
3)
www.bossard.com
F.007
T
Werkstoffe Schrauben und Muttern Schrauben, Festigkeitsklassen 4.6 bis 12.9/12.9
Eigenschaften bei erhöhten Temperaturen
nach ISO 898, Teil 1
Einfluss höherer Temperaturen auf die mechanischen Eigenschaften von Schrauben Höhere Temperaturen können zu Veränderungen der mechanischen und funktionellen Eigenschaften von Schrauben führen. Bei typischen Betriebstemperaturen bis 150 °C sind keine schädlichen Auswirkungen durch eine Veränderung mechanischer Eigenschaften von Schrauben bekannt. Bei Temperaturen über 150 °C und bis zu einer Höchsttemperatur von 300 °C sollte die Funktionsfähigkeit von Schrauben durch sorgfältiges Prüfen sichergestellt werden. Bei steigender Temperatur kann es zu einer zunehmenden Verminderung der Streckgrenze, der 0,2 %-Dehngrenze oder der 0,0048 d Dehngrenze bei fertigen Schrauben sowie zur Verringerung der Zugfestigkeit kommen. Fortlaufender Einsatz von Schrauben bei höheren Betriebstemperaturen kann zu deutlicher Spannungsrelaxation führen, die mit höheren Temperaturen zunimmt. Spannungsrelaxation geht einher mit einem Nachlassen der Klemmkraft.
Kalt verformte Schrauben (Festigkeitsklassen 4.8, 5.8, 6.8) sind anfälliger für Spannungsrelaxation als gehärtete und angelassene oder spannungsarm geglühte Schrauben. Vorsicht ist geboten, wenn bleihaltige Stähle für Schrauben bei höheren Temperaturen verwendet werden. Bei derartigen Schrauben sollte das Risiko einer Versprödung durch flüssige Metalle berücksichtigt werden, wenn die Betriebstemperatur sich im Schmelzpunktbereich des Bleis befindet. Angaben zu Stählen für den Einsatz bei höheren Temperaturen unter EN 10269/ASTM F2281 beachten.
Eigenschaften bei erhöhter Festigkeit (wenn ≥ 1 000 N/mm2) Einfluss höherer Schraubenfestigkeiten unter Einbezug der mechanischen Beanspruchung und Umgebungsbedingungen. R isiko der Wasserstoffversprödung Seite F.033
Mechanischer Bruch – Gewaltbruch – Dauerbruch – Gleitbruch – Spaltbruch – Mischbruch – Schwingbruch
Mechanische Spannung
T
F.008
Werkstoff mit hoher Festigkeit
Werkstoffversprödung – Spannungsrisskorrosion – Wasserstoffinduzierte Versprödung
Abtragende Korrosion – Flächenkorrosion – Lochkorrosion – Spaltkorrosion – Kontaktkorrosion
Umgebungsmedium – z. B. Wasserstoff, saurer Regen
www.bossard.com
© Bossard, F-de-2017.01
Werkstoffe Schrauben und Muttern Muttern, Festigkeitsklassen 04 bis 12
Mechanische Eigenschaften von Muttern mit Regelgewinde
nach ISO 898, Teil 2 Festigkeitsklasse
Gewinde-Nenn-Ø
04
Prüfspannung, Sp, [N/mm2] Vickershärte HV
05
Prüfspannung, Sp, [N/mm2] Vickershärte HV
4
Prüfspannung, Sp, [N/mm ] Vickershärte HV
5
Prüfspannung, Sp, [N/mm2] Vickershärte HV
6
Prüfspannung, Sp, [N/mm ] Vickershärte HV
83)
Prüfspannung, Sp, [N/mm2] Vickershärte HV
9
Prüfspannung, Sp, [N/mm2] Vickershärte HV
10
Prüfspannung, Sp, [N/mm2] Vickershärte HV
121)
Prüfspannung, Sp, [N/mm2] Vickershärte HV
12
Prüfspannung, Sp, [N/mm ] Vickershärte HV
2
2
2)
2
min. max. min. max. min. max. min. max. min. max. min. max. min. max. min. max. min. max. min. max.
bis M4
> M4 bis M7
> M7 bis M10
> M10 bis M16
> M16 bis M39
380 188 302 500 272 353 – – – 520 130 302 600 150 302 800 180 302 900 170 302 1 040 272 353 1 140 295 353 1 150 272 353
380 188 302 500 272 353 – – – 580 130 302 670 150 302 855 200 302 915 188 302 1 040 272 353 1 140 295 353 1 150 272 353
380 188 302 500 272 353 – – – 590 130 302 680 150 302 870 200 302 940 188 302 1 040 272 353 1 140 295 353 1 160 272 353
380 188 302 500 272 353 – – – 610 130 302 700 150 302 880 200 302 950 188 302 1 050 272 353 1 170 295 353 1 190 272 353
380 188 302 500 272 353 510 117 302 630 146 302 720 170 302 920 233 353 920 188 302 1 060 272 353 – – – 1 200 272 353
Muttern Typ 1 (ISO 4032) ≈ 0,9 d Mutter Muttern Typ 2 (ISO 4033) ≈ 1,0 d Mutter Klasse 8 ≤ M16 nur Typ 1 (unvergütet) > M16 Typ 1 (vergütet) und Typ 2 (unvergütet)
1) 2) 3)
© Bossard, F-de-2017.01
– –
Information Die Mindesthärten sind nur verbindlich für Muttern, bei denen ein Prüfkraftversuch nicht durchgeführt werden kann, und bei vergüteten Muttern. Für alle anderen Muttern gelten die Mindesthärten nur als Richtlinie. Die Mindesthärten für Muttern mit Gewinde-Nenndurchmes- sern über 39 bis 100 mm dienen nur der Information.
www.bossard.com
Die mechanischen Eigenschaften beziehen sich auf vergütete Muttern: Festigkeitsklasse
05 bis 8
05 bis 8
10 und 12
Mutter
Gewinde
Typ1
Feingewinde
Typ1
–
Regelgewinde > M16
Regelgewinde Feingewinde
F.009
T
Werkstoffe Schrauben und Muttern Muttern, Festigkeitsklassen 04 bis 12
Abstreiffestigkeit für Muttern mit Nennhöhe ≥ 0,5 d, jedoch ¾ – 1 ½
55 000 / 379,21 33 000 / 227,53
57 000 / 393,00 36 000 / 248,21
74 000 / 510,21 60 000 / 413,69
¼ – 1 ½
Prüflast
33 000 / 227,53
Streckgrenze 36 000 / 248,21
Zugfestigkeit 60 000 / 413,69
SAE J429 Grade 5
Vergütungsstahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt
¼–1 > 1 – 1 ½
85 000 / 586,05 74 000 / 510,21
92 000 / 634,32 81 000 / 558,48
120 000 / 827,37 105 000 / 723,95
SAE J429 Grade 5.2
Gehärteter marten sitischer Stahl
¼–1
85 000 / 586,05
92 000 / 634,32
120 000 / 827,37
SAE J429 Grade 8
Legierter Vergütungsstahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt
¼ – 1 ½
120 000 / 827,37
130 000 / 896,32
150 000 / 1034,20
© Bossard, F-de-2017.01
1 ksi = 1 000 psi = 6,8948 MPa = 6,8948 N/mm² ksi = kilopounds per square inch psi = pounds per square inch
www.bossard.com
F.013
T
Werkstoffe Schrauben und Muttern Schrauben, Stiftschrauben, Muttern
Neue Kennzeichnung von Schrauben mit r eduzierter Belastbarkeit
nach ISO 898, Teil 1
Seit April 2009 ist die überarbeitete Norm für Schrauben mit festgelegten Festigkeitsklassen – Regelgewinde und Feingewinde – in der Anwendung.
– –
Schrauben mit Bezug zu einer Produktenorm mit reduzierter Belastbarkeit auf Grund der Kopfgeometrie sind neu zu kennzeichnen mit der Festigkeitsklasse durch die «ergänzende Zahl 0». Im Sinne einer sicheren Handhabung kann in Zukunft an der möglichen Kopfmarkierung eine notwendige Instruktion für die richtige Montage erkannt werden. Der Anwender kann damit an der Schraube erkennen, wo zusätzliche Hinweise im BossardKatalog nachgeschlagen werden können. Die «Headmarkierung» ist eine bestimmende Kennzeichnung im Sinne der neuen Normorientierung.
Beurteilung der Veränderung für den Anwender: Produkte, die nach alter Norm gefertigt wurden und sich am Lager oder im Umlauf vor dem Einsatz befinden, haben keine funktionellen Unterschiede zur neuen Praxis. Schrauben nach vorliegender Spezifikation unterliegen seit jeher wegen ihrer Kopfgeometrie einer reduzierten Belastbarkeit nach ISO 898-1, das heisst reduzierte Anziehdreh momente berücksichtigen!
Kennzeichnung von Schrauben
nach ISO 898, Teil 1 Kennzeichnung
Festigkeitsklasse
Kennzeichen für Schrauben mit voller Belastbarkeit1)
Kennzeichen für Schrauben mit reduzierter Belastbarkeit1) 1)
4.6 4.6
4.8 4.8
5.6 5.6
5.8 5.8
6.8 6.8
8.8 8.8
9.8 9.8
10.9 10.9
12.9 12.9
12.9 12.9
04.6
04.8
05.6
05.8
06.8
08.8
09.8
010.9
012.9
012.9
Der Punkt zwischen den beiden Zahlen des Kennzeichens kann entfallen.
Die Kennzeichnung mit Herstellerzeichen und Festigkeitsklasse ist vorgeschrieben für Sechskantschrauben 4.6 bis 12.9 und Zylinderschrauben mit Innensechskant und Innensechsrund 8.8 bis 12.9 mit Gewindedurchmesser d ≥ 5 mm, wo immer die Form der Schraube eine Kennzeichnung zulässt (vorzugsweise am Kopf).
AB CD
8.8
8.8
Beispiele für die Kennzeichnung von Sechskantschrauben
T
F.014
ABCD
ABCD
XYZ
12.9
8.8
12.9
Beispiele für die Kennzeichnung von Zylinderschrauben mit Innensechskant und Innensechsrund
www.bossard.com
© Bossard, F-de-2017.01
ABCD
Werkstoffe Schrauben und Muttern Schrauben, Stiftschrauben, Muttern
Kennzeichnung von Stiftschrauben
nach ISO 898, Teil 1
Eine wahlweise Kennzeichnung ist nach der Tabelle rechts für Stiftschrauben zugelassen.
8.8
8.8 XYZ
Die Kennzeichnung ist obligatorisch für Festigkeitsklassen gleich oder grösser 5.6 und ist vorzugsweise auf der Kuppe des Gewindeendes vertieft anzubringen. Bei Stiftschrauben mit Festsitzgewinde am Einschraubende muss das Kennzeichen der Festigkeitsklasse auf der Kuppe des Mutternendes angebracht sein. Die Kennzeichnung ist vorgeschrieben für Stiftschrauben mit Gewinde-Nenndurchmessern ab 5 mm.
Festigkeitsklasse
5.6
8.8
9.8
10.9 12.9
Kennzeichen
Kennzeichnung von Muttern nach ISO
nach ISO 898, Teil 2
Die Kennzeichnung mit Herstellerzeichen und Festigkeitsklasse ist vorgeschrieben für Sechskantmuttern mit Gewindedurchmesser d ≥ 5 mm. Die Sechskantmuttern müssen auf der Auflagefläche oder einer Schlüsselfläche vertieft oder auf der Fase erhöht gekennzeichnet sein. Erhöhte Kennzeichen dürfen nicht über die Auflagefläche der Mutter hinausragen.
AB AB
8
8
© Bossard, F-de-2017.01
Beispiel für eine Kennzeichnung mit der Kennzahl der Festigkeitsklasse
www.bossard.com
AB
AB
Beispiele für eine Kennzeichnung mit dem Symbol der Festigkeitsklasse (Uhrzeigersystem)
F.015
T
Werkstoffe Schrauben und Muttern Schrauben, Stiftschrauben, Muttern
Kennzeichnung von Muttern nach DIN
nach DIN 267, Teil 4
Festigkeitsklasse Kennzahl
4
5
6
8
10
12
Kennzeichen
|4|
|5|
|6|
|8|
|10|
|12|
Sechskantmuttern mit d ≥ 5 mm Gewinde-Nenndurchmesser müssen mit den Kennzeichen der Festigkeitsklasse auf der Auflagefläche oder einer Schlüsselfläche gekennzeichnet werden. Erhöhte Kennzeichen dürfen nicht über die Auflagefläche der Mutter hinausragen.
|8| |8|
Bei Sechskantmuttern d ≥ 5 mm nach DIN 934 und DIN 935 aus Automatenstahl ist als Kennzeichen zusätzlich eine Rille auf einer Fase der Mutter anzubringen (bis Festigkeitsklasse 6).
Rille
Paarung von Schrauben und Muttern ≥ 0,8 d
nach ISO 898, Teil 2
Zuordnung möglicher Festigkeitsklassen von Schrauben und Muttern Zugehörige Schraube
Mutter Festigkeitsklasse
Gewindebereich
04 05 4 5
– – > M16 ≤ M16 > M16 ≤ M39 ≤ M39 ≤ M16 > M16 ≤ M391) ≤ M16 > M16 ≤ M391) – ≤ M391) ≤ M161)
Festigkeitsklasse
Gewindebereich
3.6, 4.6, 4.8 3.6, 4.6, 4.8 5.6, 5.8 6.8 08.8 reduzierte Belastbarkeit
> M16 ≤ M16 ≤ M39 ≤ M39 ≤ M39
8.8
≤ M39
8
9.8 10.9 12.9
≤ M16 ≤ M39 ≤ M39
9 10 12
3.6 bis 12.9 ≤ M39 reduzierte Belastbarkeit
1)
6 |8|
Typ 1
Typ 2
Typ 0,5 d
– – – –
< M39 < M391) – –
– > M16 ≤ M39
– –
> M16 ≤ M39
–
≤ M16 – ≤ M391)
– – –
Vergüteter Werkstoff
T
F.016
www.bossard.com
© Bossard, F-de-2017.01
Anmerkung Im Allgemeinen können Muttern der höheren Festigkeitsklasse anstelle von Muttern der niedrigen Festigkeitsklasse verwendet werden. Dies ist ratsam für eine Schrauben-Mutter-Verbindung mit Belastungen oberhalb der Streckgrenze oder oberhalb der Prüfspannung.
Werkstoffe Schrauben und Muttern Schrauben und Muttern aus warmfesten, hochwarmfesten und kaltzähen Stählen
Mechanische Eigenschaften bei Raumtemperatur und Mindestwerte der 0,2 %-Dehngrenze bei erhöhten Temperaturen
Auszug DIN EN 10269 (alt DIN 17240) Werkstoffbezeichnung
Kurzname
Durchmesser
Werkstoff-Nr.
Stähle vergütet C35E 1.1181 35B2 1.5511 25CrMo4 1.7218 42CrMo4 1.7225 40CrMoV4-6 1.7711 X22CrMoV12-1 1.4923 X19CrMoNbVN11-1 1.4913 Austenitische Stähle lösungsgeglüht X5CrNi18-10 1.4301 X5CrNiMo17-12-2 1.4401 X5NiCrTi26-5 1.4980
d
Zugfestigkeit
Bruchdehnung
Kerbschlagarbeit
Mindestwerte der 0,2 %-Dehngrenze Rp0,2 [N/mm2] bei einer Temperatur von [°C]
[mm]
[N/mm2]
Rm
Amin
KVmin [J]
20
100
200
300
400
500
600
d ≤ 60 d ≤ 60 d ≤ 100 d ≤ 60 d ≤ 100 d ≤ 160 d ≤ 160
500 bis 650 500 bis 650 600 bis 750 860 bis 1 060 850 bis 1 000 800 bis 950 900 bis 1 050
22 22 18 14 14 14 12
55 55 60 50 30 27 20
300 300 440 730 700 600 750
270 270 428 702 670 560 701
229 229 412 640 631 530 651
192 192 363 562 593 480 627
173 173 304 475 554 420 577
235 375 470 335 495
293
d ≤ 35 d ≤ 35 d ≤ 160
500 bis 700 500 bis 700 900 bis 1 150
45 40 15
100 100 50
190 200 600
155 175 580
127 145 560
110 127 540
98 115 520
92 110 490
[%]
305
430
W erte für Verbindungselemente aus austenitischem Stahl Seite F.025
Anhaltswerte für die Dichte und den statischen Elastizitätsmodul
Auszug DIN EN 10269 (alt DIN 17240) Werkstoffbezeichnung
Kurzname
Dichte
Werkstoff-Nr.
Stähle vergütet C35E 1.1181 40CrMoV4-7 1.7711 X19CrMoNbVN11-1 1.4913 X22 CrMoV12-1 1.4923 Austenitische Stähle lösungsgeglüht X5CrNi18-10 1.4301 X5CrNiMo17-12-2 1.4401 X5NiCrTi26-15 1.4980
Statischer Elastizitätsmodul E [kN/mm2] bei einer Temperatur von [°C]
ρ
[kg/dm3]
20
100
200
300
400
500
600
7,85
211
204
196
186
177
164
127
7,7
216
209
200
190
179
167
127
7,9 8,0 8,0
200
194
186
179
172
165
–
2111)
2061)
2001)
1921)
1831)
1731)
1621)
Dynamischer Elastizitätsmodul
1)
Anhaltswerte für den Wärmeausdehnungskoeffizient, die Wärmeleitfähigkeit und die Wärmekapazität
Auszug DIN EN 10269 (alt DIN 17240) Werkstoffbezeichnung
© Bossard, F-de-2017.01
Kurzname
Wärmeausdehnungkoeffizient in 10-6 /K zwischen 20 °C und Werkstoff-Nr.
Stähle vergütet C35E 1.1181 40CrMoV4-7 1.7711 Austenitische Stähle lösungsgeglüht X5CrNi18-10 1.4301 X5CrNiMo17-12-2 1.4401 X5NiCrTi26-15 1.4980
Wärmeleitfähigkeit bei 20 °C W –––– ] [m · K
Spezifische Wärmekapazität bei 20 °C [J/(kg∙K)]
100 °C
200 °C
300 °C
400 °C
500 °C
600 °C
11,1
12,1
12,9
13,5
13,9
14,1
42 33
460
16,0
16,5
17,0
17,5
18,0
n. a.
15
500
17,0
17,5
17,7
18,0
18,2
n. a.
n. a.
n. a.
n. a. = keine Werte verfügbar
www.bossard.com
F.017
T
Werkstoffe Schrauben und Muttern Schrauben und Muttern aus warmfesten, hochwarmfesten und kaltzähen Stählen
Werkstoffübersicht für Anwendungstemperaturen über + 300 °C
nach DIN 267, Teil 13 Werkstoffbezeichnung Kurzname C35E (N)1) C35E (QT) 35B2 24CrMo5 25CrMo4 42CrMo4 21CrMoV5-7 40CrMoV4-6 X22CrMoV12-1 X19CrMoNbVN11-1 X7CrNiMoBNb16-16 X6NiCrTiMoVB25-15-2 NiCr20TiAl
Werkstoff-Nr. 1.1181 1.1181 1.5511 1.7258 1.7218 1.7225 1.7709 1.7711 1.4923 1.4913 1.4986 1.4980 2.4952
Grenze der Anwendungstemperaturen im Dauerbetrieb + 350 °C + 350 °C2) + 350 °C2) + 400 °C + 400 °C + 500 °C + 540 °C + 520 °C + 580 °C + 580 °C + 650 °C + 650 °C + 700 °C
Kennzeichen Y YK YB G KG GC GA GB V3), VH4) VW S SD SB
Nur für Muttern Für Muttern darf die übliche obere Grenze der Temperatur im Dauerbetrieb um 50 °C höher liegen. Kennzeichen V für Werkstoff mit 0,2 %-Dehngrenze Rp0,2 ≥ 600 N/mm2 4) VH mit 0,2 %-Dehngrenze Rp0,2 ≥ 700 N/mm2
1) 2) 3)
Werkstoffübersicht für Anwendungstemperaturen von – 200 °C bis – 10 °C
nach DIN 267, Teil 13 Werkstoffbezeichnung Kurzname
Werkstoff-Nr.
Kennzeichen
25CrMo4 X12Ni5 X5CrNi18-10 X4CrNi18-12 X2CrNi18-9 X6CrNiMoTi-17-12-2
1.7218 1.5680 1.4301 1.4303 1.4307 1.4571
KG KB A21) A21) A2L1) A51)
X2CrNi17-12-2
1.4404
A4L1)
Diesem Zeichen für austenitische Stahlsorten ist die Kennziffer für die gewünschte Festigkeitsklasse anzufügen, z. B. A2-70 Anwendungstemperaturen bis – 200 °C für Schraubenfestigkeit 70/80, Mutterfestigkeit 80, kleinere Festigkeiten bis – 60 °C 2) Infolge des Molybdängehaltes ist unterhalb der angegebenen Temperatur nicht mehr mit einem homogenen austenitischen Mikrogefüge zu rechnen.
Schrauben
mit Kopf2) ohne Kopf2)
mit Kopf2) ohne Kopf2)
Grenze der Anwendungstemperaturen im Dauerbetrieb
– 60 °C – 120 °C – 200 °C – 200 °C – 200 °C – 60 °C – 200 °C – 60 °C – 200 °C
1)
Hinweis Bei den in der Tabelle angegebenen unteren Grenzen der Betriebstemperatur muss die Kerbschlagarbeit (KV) der Werkstoffe mindestens 40 J betragen.
Zweckmässige Werkstoffpaarungen für Schrauben und Muttern
Werkstoff Schraube C35E (QT), 35B2 25CrMo4, 24CrMo5 21CrMoV5-7 40CrMoV47, 42CrMo4 X22CrMoV12-1 X19CrMoNbVN11-1 X7CrNiMoBNb16-16 X6NiCrTiMoVB25-15-2 NiCr20TiAl
T
F.018
Werkstoff Mutter C35E (N), C35E (QT), 35B2 C35E (QT), 35B2, 25CrMo4 25CrMo4, 21CrMoV5-7 21CrMoV5-7, 42CrMo4 X22CrMoV12-1 X22CrMoV12-1 X7CrNiMoBNb16-16 X6NiCrTiMoVB25-15-2 NiCr20TiAl
www.bossard.com
© Bossard, F-de-2017.01
nach DIN 267, Teil 13
Werkstoffe Schrauben und Muttern Schrauben und Muttern aus warmfesten, hochwarmfesten und kaltzähen Stählen
Zähigkeit kaltzäher Stähle bei tiefen Temperaturen
nach Herstellerangaben 70
26 CrMo 4 X 12 CRNi 18 9
60
12 Ni 19 X 12 CrNi 18 9 X 10 CrNiTi 18 10 X 10 CrMoTo 18 10
50 40 [%]
30
12 Ni 19 26 CrMo4
20
X 12 CrNi 18 9 X 10 CrNiTi 18 10 12 Ni 19 26 CrMo4
10 0
-200
-150 -100
Temperatur [°C]
-50
0 +20
Brucheinschränkung K Bruchdehnung A Kerbschlagarbeit DVM-Probe DVM [J] 200 100 0
Streckgrenze und Zugfestigkeit kaltzäher Stähle bei tiefen Temperaturen
nach Herstellerangaben [N/mm2] 1300 1200 1100 1000 900 800 700
26 CrMo 4 12 Ni 19
600
CrNi 18 9 { XX 12 10 CrNiTi 18 10 CrMo 4 (bis -120 °C) { 26 12 Ni 19
500 400 300
X 12 CrNi 18 9 X 10 CrNiTi 18 10
200 100 0
Zugfestigkeit Rm Streckgrenze ReL bzw. Rp 0,2 -200
-150
-100
-50
0 +20
© Bossard, F-de-2017.01
Temperatur [°C]
www.bossard.com
F.019
T
Werkstoffe Schrauben und Muttern Schrauben und Muttern aus warmfesten, hochwarmfesten und kaltzähen Stählen
Elastische Verlängerungen von Schraubenverbindungen mit Dehnschaft
nach DIN 2510
Werkstoffe
L [mm] E [103 N/mm2] 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300
W erkstoffübersicht Seite F.018
Elastische Verlängerung λ [mm] beim Vorspannen auf ca. 70 % Streckgrenze unter Raumtemperatur
YK 211 0,056 0,065 0,074 0,084 0,093 0,102 0,112 0,121 0,130 0,140 0,149 0,158 0,167 0,177 0,186 0,195 0,205 0,214 0,223 0,233 0,242 0,251 0,260 0,270 0,279
G 211 0,088 0,102 0,117 0,131 0,146 0,161 0,175 0,190 0,204 0,291 0,234 0,248 0,263 0,277 0,292 0,307 0,321 0,336 0,350 0,365 0,380 0,394 0,409 0,423 0,438
GA 211 0,109 0,127 0,146 0,164 0,182 0,200 0,218 0,237 0,255 0,273 0,291 0,309 0,328 0,346 0,364 0,382 0,400 0,419 0,437 0,455 0,473 0,491 0,510 0,528 0,546
GB 211 0,139 0,162 0,186 0,209 0,232 0,255 0,278 0,302 0,325 0,348 0,371 0,394 0,418 0,441 0,464 0,487 0,510 0,534 0,557 0,580 0,603 0,626 0,650 0,673 0,696
V 216 0,116 0,136 0,155 0,175 0,194 0,213 0,233 0,252 0,272 0,291 0,310 0,330 0,349 0,369 0,388 0,407 0,427 0,446 0,466 0,485 0,504 0,524 0,543 0,563 0,582
VW 216 0,152 0,177 0,202 0,228 0,253 0,278 0,304 0,329 0,354 0,280 0,405 0,430 0,455 0,481 0,506 0,531 0,557 0,582 0,607 0,633 0,658 0,683 0,708 0,734 0,759
Berechnung
Beispiel
FV · L [mm] λ = E·A
X8CrNiMoBNb16-16 Rp 0,2 Dehnschaftlänge L
λ [mm]
= Elastische Verlängerung unter der Vorspannung FV FV [N] = Schraubenvorspannkraft 2 E [N/mm ] = Elastizitätsmodul A [mm2] = Querschnittfläche des Dehnschaftes L [mm] = Dehnschaftlänge darin entspricht: FV 0,7 A
S 196 0,107 0,125 0,143 0,161 0,179 0,197 0,215 0,233 0,251 0,269 0,286 0,304 0,322 0,340 0,358 0,376 0,394 0,412 0,430 0,448 0,465 0,483 0,501 0,519 0,537
SB 216 0,116 0,136 0,155 0,175 0,194 0,213 0,233 0,252 0,272 0,291 0,310 0,330 0,349 0,690 0,388 0,407 0,427 0,446 0,466 0,485 0,504 0,524 0,543 0,563 0,582
= [S] = 500 N/mm2 = 220 mm
Elastische Verlängerung λ = 0,7 · 500
220 196000
Siehe Tabelle: Kolonnne S bei L
= 0,394 mm = 220 mm
= 70 % von Rp 0,2
A FV
FV L
T
F.020
www.bossard.com
© Bossard, F-de-2017.01
Dehnschaftlänge
Werkstoffe Schrauben und Muttern Rost- und säurebeständige Verbindungselemente
ISO-Stahlgruppen-Bezeichnung
nach ISO 3506
Austenitisch
Werkstoffgruppe
Stahlsorte
A1
A22) A31) A42) A51)
Martensitisch
C1
Ferritisch
C4
C3
weich vergütet
vergütet
F1
Festigkeitsklassen Schrauben, Muttern Typ 1 Niedrige Muttern Gewindestifte, Bolzen Blechschrauben weich 1) 2)
kaltverfestigt
hoch- weich vergütet fest
weich
kaltverfestigt
Stabilisiert gegen interkristalline Korrosion durch Zusätze von Titan oder evtl. Niob, Tantal. Niedriger Kohlenstoffgehalt (max. 0,03 %) kann zusätzlich mit «L» gekennzeichnet werden, z.B. A4L-80.
Die Bezeichnung durch eine Buchstaben-Zahlen-Kombination bedeutet Folgendes: Kurzzeichen der Werkstoffgruppe: A = Austenitischer Chrom-Nickel-Stahl Kurzzeichen der chemischen Zusammensetzung: 1 = Automatenstahl mit Schwefelzusatz 2 = Kaltstauchstahl mit Chrom und Nickel legiert 3 = Kaltstauchstahl mit Chrom und Nickel legiert, stabilisiert mit Ti, Nb, Ta 4 = Kaltstauchstahl mit Chrom, Nickel und Molybdän legiert 5 = Kaltstauchstahl mit Chrom, Nickel und Molybdän legiert, stabilisiert mit Ti, Nb, Ta
A2 – 70
Kurzzeichen der Festigkeitsklasse für Schrauben und Muttern: 50 = 1/10 der Zugfestigkeit (min. 500 N/mm2) 70 = 1/10 der Zugfestigkeit (min. 700 N/mm2) 80 = 1/10 der Zugfestigkeit (min. 800 N/mm2)
Niedrige Muttern 025 = Prüflast min. 250 N/mm2 035 = Prüflast min. 350 N/mm2 040 = Prüflast min. 400 N/mm2
Die Bezeichnung der Stahlsorte besteht aus folgenden Buchstaben: – A für austenitischen Stahl Beispiel: A2-70 Austenitischer Stahl, Stahlsorte A2, kaltverfestigt, Zugfestigkeit min. 700 N/mm2 – C für martensitischen Stahl – F für ferritischen Stahl C4-70 Martensitischer Stahl, Stahlsorte C4 vergütet, Zugfestigkeit min. 700 N/mm2 Die Festigkeitsklasse ist durch eine zweistellige Zahl definiert, die 1/10 der Zugfestigkeit bei Schrauben bzw. 1/10 der Prüfspannung bei Muttern angibt.
© Bossard, F-de-2017.01
Werden Verbindungselemente über die Härteklasse klassifiziert, wird die Härteklasse mittels 2 Ziffern für 1/10 des Mindestwertes der Vickershärte angegeben. Der Buchstabe H verweist dabei auf die Härte. Bezeichnungsbeispiel für eine Mindesthärte von 250 HV: A4 25 H, austenitischer Stahl, kaltverfestigt
www.bossard.com
F.021
T
Werkstoffe Schrauben und Muttern Rost- und säurebeständige Verbindungselemente
Chemische Zusammensetzung austenitischer Stähle, INOX
nach ISO 3506
Die austenitischen Stähle werden in 5 Hauptgruppen unterteilt, welche sich durch die folgende chemische Zusammensetzung unterscheiden:
Über 97 % aller Verbindungselemente aus rostbeständigen Stählen werden aus dieser Stahlgruppe gefertigt. Ausschlaggebend sind die hervorragende Korrosionsbeständigkeit und die ausgezeichneten mechanischen Eigenschaften. Stahl gruppe
Chemische Zusammensetzung % (Höchstwerte, soweit nicht andere Angaben gemacht)
Fussnote
C
Si
Mn
P
S
Cr
Mo
Ni
Cu
A2
0,10
1,0
2,0
0,050
0,03
15 – 20
–
8 – 19
4
A4
0,08
1,0
2,0
0,045
0,03
16 – 18,5
2 – 3
10 – 15
4
A1
A3 A5
0,12
1,0
0,08
6,5
1,0
0,08
0,200
2,0
1,0
0,045
2,0
0,045
0,15 – 0,35
0,03 0,03
16 – 19
17 – 19
16 – 18,5
0,7
5 – 10
–
9 – 12
2 – 3
10,5 – 14
1,75 – 2,25
1
1
2) 3) 4) 5) 6) 1) 7) 6) 8) 1) 7) 8)
Stabilisiert gegen interkristalline Korrosion durch Zusätze von Titan oder evtl. Niob, Tantal. 2) Schwefel darf durch Selen ersetzt werden. 3) Falls der Massenanteil an Nickel unter 8 % liegt, muss der Massenanteil an Mangan mindestens 5 % betragen. 4) Für den Massenanteil an Kupfer gibt es keine Mindestgrenze, sofern der Massenanteil an Nickel mehr als 8 % beträgt. 5) Falls der Massenanteil an Chrom unter 17 % liegt, sollte der Massenanteil an Nickel mindestens 12 % betragen. 6) Bei austenitischen nichtrostenden Stählen mit einem Massenanteil an Kohlenstoff von maximal 0,03 % darf Stickstoff bis maximal 0,22 % enthalten sein. 7) Muss zur Stabilisierung Titan ≥ 5 x C bis maximal 0,8 % enthalten und nach dieser Tabelle gekennzeichnet sein oder muss zur Stabilisierung Niob und / oder Tantal ≥ 10 x C bis maximal 1 % enthalten und nach dieser Tabelle gekennzeichnet sein. 8) Der Kohlenstoffgehalt darf nach Wahl des Herstellers höher liegen, soweit dies bei grösseren Durchmessern zum Erreichen der festgelegten mechanischen Eigenschaften erforderlich ist, jedoch bei austenitischen Stählen nicht über 0,12 %.
1)
Chemische Zusammensetzung rostbeständiger Stähle, INOX WerkstoffNr.
Chemische Zusammensetzung, als Massenanteile in % C
Martensitische Stähle 1.4006 0,08 bis 0,15 1.4034 0,43 bis 0,50 1.4105 max. 0,08 1.4110 0,48 bis 0,60 1.4116 0,45 bis 0,55 1.4122 0,33 bis 0,45 Austenitische Stähle 1.4301 max. 0,07 1.4305 max. 0,10 1.4310 0,05 bis 0,15 1.4401 max. 0,07 1.4435 max. 0,03 max. 0,03 1.44391) max. 0,03 1.44621) 1) max. 0,02 1.4529 1) max. 0,02 1.4539 max. 0,03 1.45651) 1.4568 max. 0,09 1.4571 max. 0,08
Si max.
Mn max.
P max.
S max.
Cr
1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0
1,5 1,0 1,5 1,0 1,0 1,5
0,04 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04
0,030 0,030 0,035 0,015 0,030 0,030
11,0 bis 13,5 12,5 bis 14,5 16,0 bis 18,0 13,0 bis 15,0 14,0 bis 15,0 15,5 bis 17,5
1,0 1,0 2,0 1,0 1,0 1,0 1,0 0,5 0,7 1,0 0,7 1,0
2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 1,0 2,0 7,0 1,0 2,0
0,045 0,045 0,045 0,045 0,045 0,045 0,035 0,030 0,030 0,030 0,040 0,045
0,030 0,15 bis 0,35 0,015 0,030 0,030 0,025 0,015 0,010 0,010 0,015 0,015 0,030
17,0 bis 19,5 17,0 bis 19,0 16,0 bis 19,0 16,5 bis 18,5 17,0 bis 19,0 16,5 bis 18,5 21,0 bis 23,0 19,0 bis 21,0 19,0 bis 21,0 24,0 bis 26,0 16,0 bis 18,0 16,5 bis 18,5
Mo
Ni
Andere
max. 0,75 0,20 bis 0,60 0,50 bis 0,80 0,50 bis 0,80 0,80 bis 1,30
max. 0,80 2,00 bis 2,50 2,50 bis 3,00 4,00 bis 5,00 2,50 bis 3,50 6,00 bis 7,00 4,00 bis 5,00 4,00 bis 5,00 2,00 bis 2,50
max. 1,0 8,0 bis 10,5 8,0 bis 10,0 6,0 bis 9,5 10,0 bis 13,0 12,5 bis 15,0 12,5 bis 14,5 4,5 bis 6,5 24,0 bis 26,0 24,0 bis 26,0 16,0 bis 19,0 6,5 bis 7,8 10,5 bis 13,5
V max. 0,15 V 0,10 bis 0,20
N max. 0,11 Cu max. 1,00 / N max. 0,11 N max. 0,11 N max. 0,11 N 0,12 bis 0,22 N 0,10 bis 0,22 N 0,15 bis 0,25 / Cu 0,5 bis 1,5 N max. 0,15 / Cu 1,2 bis 2,0 N 0,30 bis 0,60 / Nb max. 0,150 Al 0,70 bis 1,50 Ti 5xC ≤ 0,70
Austenitische nichtrostende Stähle mit besonderer Beständigkeit gegen chloridinduzierte Spannungsrisskorrosion. Die Gefahr eines Versagens der Schrauben durch chloridinduzierte Spannungsrisskorrosion kann durch Verwendung der in der Tabelle markierten Werkstoffe verringert werden. Insbesondere für Hallenbäder empfohlen und in der Praxis bewährt: 1.4529 und 1.4565.
T
F.022
www.bossard.com
© Bossard, F-de-2017.01
1)
Werkstoffe Schrauben und Muttern Rost- und säurebeständige Verbindungselemente
Unterscheidungsmerkmale rostbeständiger Stähle, INOX Werkstoffbezeichnung Werkstoff-Nr.
Eigenschaften
A1 1.4300 1.4305
A2 A3 A4 A5 1.4301 1.4541 1.4401 1.4436 1.4303 1.4590 1.4435 1.4571 1.4306 1.4550 1.4439 1.4580 für die spanende Bearbeitung Standardqualität höchste Korrosionsbeständigkeit – bedingt rostbeständig – rostbeständig – rostbeständig – bedingt säurebeständig – säurebeständig – hoch säurebeständig – bedingt schweissbar – bedingt schweissbar – gut schweissbar A3, A5 wie A2, A4 jedoch stabilisiert gegen interkristalline Korrosion nach dem Schweissen, nach einer Glühung oder beim Einsatz in hohen Temperaturen.
W eitere Angaben über die chemische Beständigkeit der rost- und säurebeständigen Stähle
Seite F.024
Zeit-Temperatur-Schaubild der interkristallinen Korrosion in austenitischen nichtrostenden Stählen Information Mit einem niedrigeren Kohlenstoffgehalt wird die Beständigkeit gegen interkristalline Korrosion verbessert.
Temperatur in C°
Die Grafik gibt für austenitische nichtrostende Stähle, Sorte A2 (18/8-Stähle), mit unterschiedlichen Kohlenstoffgehalten im Temperaturbereich zwischen 550 °C und 925 °C die ungefähre Zeit an, nach der die Gefahr einer interkristallinen Korrosion auftritt.
© Bossard, F-de-2017.01
Zeit in Minuten
www.bossard.com
F.023
T
Werkstoffe Schrauben und Muttern Rost- und säurebeständige Verbindungselemente
Chemische Beständigkeit
nach Herstellerangaben
Austenitische Stähle A1, A2, A4 erhalten ihre Korrosionsbeständigkeit durch eine oberflächenschützende Oxidschicht. Wird diese beschädigt, so bildet sie sich durch den Luftsauerstoff wieder neu. Wird der Zutritt des Sauerstoffs durch eine ungünstige Konstruktion oder eine Verschmutzung verhindert, werden auch diese Stähle korrodieren!
Die Norm ISO 3506 definiert die rost- und säurebeständigen Stähle, enthält Angaben über die mechanischen Eigenschaften, die chemische Zusammensetzung und Hinweise zur Selektion des richtigen Stahles in Anwendungsbereichen von tiefen und höheren Temperaturen.
Faustregeln: A2 über Wasser, Binnenklima A4 unter Wasser, Küstenklima A1 Dieser Stahl enthält für eine gute Zer- spanbarkeit kleine Anteile Schwefel. Seine Korrosionsbeständigkeit ist niedri- ger als bei A2. Vermeiden Sie: Spalte, Trennfugen, Wassersäcke, schlechte Belüftung, Schmutzablagerung
Anhaltspunkte zur Korrosionsbeständigkeit werden vorzugsweise aus Labor- und Praxisuntersuchungen ermittelt! F ragen Sie nach unserer Dienstleistung «Bossard Analytik».
Durch eine Beschichtung (kein Luftzutritt), eine chemische Schwärzung oder eine Aufrauung der Oberfläche kann die Korrosionsbeständigkeit vermindert werden. Chlorhaltige Medien können unter bestimmten Bedingungen zu einer gefährlichen, von aussen oft schlecht sichtbaren interkristallinen Korrosion führen, deren Folge ein plötzliches Versagen des Stahlteiles sein kann.
Achtung – Martensitische Chrom-Stähle (z. B. 1.4110, 1.4116, 1.4122) werden üblicherweise für rostbeständige Sicherungsringe und Scheiben verwendet. Die Korrosionsbeständigkeit dieser Stähle ist niedriger als diejenige austenitischer Chrom-NickelStähle. – Neueste Erfahrungen zeigen, dass Spannungsrisskorrosion möglich ist. Um dieses Risiko zu vermindern, kann die Tiefe der Nuten so gewählt werden, dass die montierten Ringe spannungsfrei sind. Ihre Tragfähigkeit kann dadurch vermindert werden.
Technische Argumente für den Einsatz von Verbindungselementen aus rostbeständigem austenitischem Chrom-Nickel-Stahl A1, A2, A4 Vorteile
Vermeidung möglicher Probleme
Blanke Oberläche, gutes Aussehen
Rostige Schrauben vermitteln einen schlechten Eindruck. Der Kunde verliert das Vertrauen in das Produkt.
Sicherheit
Keine Rostfahnen
Korrosion vermindert die Festigkeit und die Funktionstüchtigkeit der Verbindungselemente. Sie werden zu Schwachstellen. Weisse Kunststoffteile oder Textilien können durch abfärbenden Rotrost unbrauchbar werden.
Lebensmitteltauglich
Verzinkte Stahlteile dürfen mit Lebensmitteln nicht in Berührung kommen.
Keine Gesundheitsrisiko Lutschfest
Kleinkinder dürfen nicht an verzinkten oder cadmierten Teilen lutschen.
An blanken oder verzinkten Verbindungselementen bilden sich Korrosionsprodukte oder Ausblühungen, die schwer zu entfernen sind. Austenitischer Chrom-Nickel-Stahl ist kaum Im Apparatebau oder in Messgeräten können magnetische Verbindungselemente zu Störungen führen. magnetisch Magnetische Teile ziehen Eisenstaub an. Es entstehen zusätzliche Korrosionsprobleme. Gute Temperaturbeständigkeit Bei verzinkten, chromatierten Verbindungselementen wird oberhalb von 80 °C die Chromatierung zerstört. Die Korrosionsbeständigkeit nimmt drastisch ab. Die Schrauben und Muttern sind blank und Wird bei galvanisch veredelten Schrauben die zulässige Schichtdicke überschritten, klemmen die Teile bei der daher immer gängig Montage. Keine Probleme bei Unterhaltsarbeiten
Umweltorientierter Einsatz von austenitischen Schraubenelementen in Holz
T
F.024
Rostige Schrauben oder Muttern lassen sich vielfach nicht mehr losdrehen. Zum Demontieren müssen die Verbindungselemente gewaltsam und mit viel Aufwand zerstört werden. Dabei werden oft auch die Bauteile beschädigt.
Bei verzinkten Schrauben führen Umwelteinflüsse mit der im Holz existierenden Gerbsäure zu einer chemischen Reaktion. Es entsteht eine grau-schwarze Färbung, die ins Holz eindringt und nicht mehr eliminiert werden kann. Auf Grund des zeitlich begrenzten Korrosionsschutzes und möglicher Spannungsrisskorrosion wird vor dem Gebrauch von hochfesten martensitischen Verbindungselementen in Holz abgeraten. In allen korrosionsrelevanten Holzanwendungen empfiehlt sich der Einsatz von austenitischen Stählen.
www.bossard.com
© Bossard, F-de-2017.01
Leicht zu reinigen, hygienisch
Verletzt man sich an rostigen Teilen, kann eine Blutvergiftung entstehen.
Werkstoffe Schrauben und Muttern Rost- und säurebeständige Verbindungselemente
Mechanische Eigenschaften für Verbindungselemente aus austenitischen Stahlsorten
nach ISO 3506 Schrauben Stahlgruppe
Stahlsorte
Festigkeitsklasse
Durchmesserbereich
Austenitisch
A1, A2 A3, A4 A5
50 70 80
≤ M39 ≤ M393) ≤ M393)
Zugfestigkeit Rm min1) [N/mm2] 500 700 800
0,2 %-Dehngrenze Rp 0,2 min1) [N/mm2] 210 450 600
Bruchdehnung Amin2) [mm] 0,6 d 0,4 d 0,3 d
Alle Werte sind berechnet und bezogen auf den Spannungsquerschnitt des Gewindes. Die Bruchdehnung ist an der ganzen Schraube zu bestimmen und nicht an abgedrehten Proben. 3) Massgebend für die Festigkeit sind die Angaben «Headmark / Produktenorm». 1) 2)
Muttern Stahlgruppe
Stahlsorte
Festigkeitsklasse Muttern Typ 1
Austenitisch
A1, A2 A3, A4 A5
Durchmesserbereich Niedrige Muttern
d
Prüfspannung SP min [N/mm2] Muttern Typ 1
Niedrige Muttern
m ≥ 0,8 d
0,5 d ≤ m < 0,8 d
[mm]
m ≥ 0,8 d
0,5 d ≤ m < 0,8 d
50 70 80
025 035 040
≤ M39 ≤ M393) ≤ M393)
500 700 800
250 350 400
m = Mutterhöhe d = Gewindedurchmesser
Die handelsübliche Qualität der Stahlsorten A2 und A4 liegt in der Festigkeitsklasse 70 (Zugfestigkeit 700 N/mm2). Massgebend sind «Headmark / Produktenorm». Ein breites Lagersortiment steht Ihnen zur Verfügung.
Ein wirtschaftlicher Einsatz von Schrauben der Festigkeitsklasse 80 ist nur sinnvoll, wenn die Bauteile aus rostfreiem Stahl (hohe Festigkeit) gefertigt sind.
Mindestbruchdrehmomente MB min für Schrauben aus austenitischem Stahl mit Gewinde M1,6 bis M16 Regelgewinde
nach ISO 3506 Gewinde
Mindest-Bruchdrehmoment MB min [Nm] Festigkeitsklasse
M1,6 M2 M2,5 M3 M4 M5 M6 M8 M10 M12 M16
50
70
80
0,15 0,3 0,6 1,1 2,7 5,5 9,3 23 46 80 210
0,2 0,4 0,9 1,6 3,8 7,8 13 32 65 110 290
0,24 0,48 0,96 1,8 4,3 8,8 15 37 74 130 330
Richtwerte der 0,2 %-Dehngrenze Rp0, 2 bei höheren Temperaturen in %, ausgehend von den Raumtemperaturwerten
nach ISO 3506
© Bossard, F-de-2017.01
Stahlsorte1) A2, A4 1)
0,2 %-Dehngrenze Rp0,2 + 100 °C
+ 200 °C
+ 300 °C
+ 400 °C
85 %
80 %
75 %
70 %
Anwendbarkeit bei tiefen Temperaturen
Seite F.018
Festigkeitsklassen 70 und 80
www.bossard.com
F.025
T
Werkstoffe Schrauben und Muttern Rost- und säurebeständige Verbindungselemente
Kennzeichnung von Schrauben und Muttern
nach ISO 3506
Kennzeichnungspflicht Schrauben und Muttern aus rostbeständigen, austenitischen Stählen müssen gekennzeichnet werden. Vorsicht Nur nach Norm richtig gekennzeichnete Verbindungselemente erfüllen die gewünschten Anforderungen. Entgegen der Norm nicht gekennzeichnete Produkte entsprechen sehr oft nur den Festigkeitsklassen A2-50 oder A4-50. Schrauben Sechskantschrauben und Zylinderschrauben mit Innensechskant oder Innensechsrund müssen ab Gewinde M5 gekennzeichnet sein. Die Kennzeichnung muss die Stahlgruppe, die Festigkeitsklasse sowie das Herkunftszeichen enthalten.
XYZ XYZ A2-70 A2-70
Sind die Muttern mit Rillen gekennzeichnet und ist die Festigkeitsklasse nicht angegeben, dann gilt die Festigkeitsklasse 50 bzw. 025. Bestimmte Muttern erfüllen möglicherweise nicht die Anforderungen an die Prüfkräfte wegen des Feingewindes oder der Mutterngeometrie. Solche Muttern dürfen mit der Stahlsorte gekennzeichnet werden, jedoch nicht mit der Festigkeitsklasse. Alternative Rillenkennzeichnung (nur für die Stahlsorten A2 und A4)
A2-70 XYZ
Stiftschrauben Stiftschrauben müssen ab Gewinde M6 am gewindefreien Teil mit der Stahlsorte, der Festigkeitsklasse und dem Herkunftszeichen gekennzeichnet sein. Falls eine Kennzeichnung am gewindefreien Teil nicht möglich ist, ist die Angabe der Stahlsorte allein auf der Kuppe des Mutterendes zulässig.
Muttern Muttern müssen ab Gewinde M5 mit der Stahlgruppe, der Festigkeitsklasse und dem Herkunftszeichen gekennzeichnet sein.
Ø>s
A2
Sechskantschrauben Herkunftszeichen XYZ
Festigkeitsklasse
Zylinderschraube mit Innensechskant
A
A4-80
Schrauben, die aufgrund ihrer Geometrie die Anforderungen an die Zug- oder Torsionsfestigkeit nicht erfüllen, dürfen mit der Stahlsorte gekennzeichnet werden, ohne Festigkeitsklasse. XYZ
A
A4-80
A2
Hinweis Die Berücksichtigung der Kennzeichnungen analog zur ISO 898-1 mit der «ergänzenden 0» ist in der nächsten Revision nach ISO 3506-1 beabsichtigt. (z. B. A2-070)
www.bossard.com
© Bossard, F-de-2017.01
Stahlsorte
F.026
A4
Weitere Kennzeichnungen Andere Arten von Schrauben können, wo dies möglich ist, in gleicher Weise – jedoch nur auf dem Kopf – gekennzeichnet werden. Zusätzliche Kennzeichen dürfen angebracht werden, sofern dies nicht zu Verwechslungen führt.
A2-70
T
A2
Werkstoffe Schrauben und Muttern Verbindungselemente aus diversen Werkstoffen
Nichteisenmetalle Eigenschaften von Schrauben und Muttern aus Aluminiumlegierungen Unverbindliche Angaben je nach Hersteller Tabellenwerte für: Dichte = 2,8 kg/dm3, Wärmeausdehnungskoeffizient = 23,6 · 10–6 · K–1, E-Modul = 70 000 N/mm2 WerkstoffBezeichnung EN AW-
Werkstoff- Bezeichnung Nr. EN AWDIN 209-1 EN Werkstoff- 28839 Nr.
Al Mg5
Bossard Angabe
Fertigungszustand der Schrauben / Muttern 3) EN 515
Eignung für Rp 0,2 [N/mm2] min.
Rm [N/mm2] min.
A [%] min. 2)
5019
3.3555
AL 2
–
weich kaltverfestigt
200
280 – 310 6
Al Si1 Mg Mn
6082
3.2315
AL 3
–
ausgehärtet T6
250
310
7
Al Mg SiCu Mn
6056
–
AL 9
–
ausgehärtet T6
360
420
8
AI Mg Si
6060
–
(∼AL 3)
P40
ausgehärtet T8
240
270
6
Al Cu4 Mg Si
2017
3.1325
AL 4
–
ausgehärtet T6
290
420
6
Al Zn6 Cu Mg Zr
7050
3.4144
–
–
ausgehärtet T 73
400
500
6
Al Zn5,5 Mg Cu
7075
3.4365
AL 6
–
ausgehärtet T 73
440
510
7
hochfeste Befestigungen, aber geringste Korrosions beständigkeit 1)
Al Zn5,5 Mg Cu
7075
3.4364
(–) (∼AL 6)
P65 P60
ausgehärtet T6 ausgehärtet T 73
460 420
530 490
7 11
Bossard Verbindungselemente DIN 931, DIN 7985, DIN 975
Al Mg1 Si 0,8 Cu Mn 6013
1) 2) 3)
–
–
–
ausgehärtet T8
370
400
10
sehr gute Korrosionsbeständigkeit, Seewasserbeständig, geringe Festigkeit sehr gute Korrosionsbeständigkeit, geringe Festigkeit hohe Korrosionsbeständigkeit, maximale Festigkeit mit guter Duktilität
Bossard Verbindungselemente
noch gute Korrosionsbeständigkeit, hohe Festigkeit hochfeste Befestigungen, aber geringste Korrosions beständigkeit 1)
Spannungsrisskorrosionsempfindlichkeit aufgrund des hohen Cu-Gehaltes Bruchdehnung A – Prüfung an Schraube mit Klemmlänge 2 x d T6 – Lösungsgeglüht und warmausgelagert T8 – Lösungsgeglüht, kaltumgeformt und warmausgelagert T 73 – Lösungsgeglüht und überhärtet (warmausgelagert) zur Erzielung einer optimalen Beständigkeit gegen Spannungsrisskorrosion
Eigenschaften von Aluminium im Vergleich Unverbindliche Angaben je nach Hersteller WerkstoffBezeichnung
Schmelzpunkt [°C]
m –––––– ] [Ω · mm
2,7
–
33,3
Al Zn5,5 Mg Cu P65 (∼AL 6)
–
2,7
INOX 304 Kupfer
1 450
Messing
1 080 890
Polyamid PA6
220
www.bossard.com
Elektrische Leitfähigkeit
W –––– ] [m · K
3
635 –
Thermische Leitfähigkeit
kg ––– ] [dm
Alu 7075 (AL6)
Al Zn5,5 Mg Cu P60 (∼AL 6)
© Bossard, F-de-2017.01
Dichte ρ
2,81
[N/mm2]
19,1
510
–
33,3
530
7,9
15
1,37
700
8,5
8 500
14,3
8,94 1,13
130
2
Zugfestigkeit
390
0,24
57
10-17
490
235
240
80
F.027
T
Werkstoffe Schrauben und Muttern Verbindungselemente aus diversen Werkstoffen
Eigenschaften von Schrauben und Muttern aus Kupferlegierungen Unverbindliche Angaben je nach Hersteller WerkstoffBezeichnung
WerkstoffNr.
Bez. Gefügenach zustand EN 28839
Dichte ρ
F = Rm/10 [kg/dm3] 2.0065
E-Cu 58 OF-Cu Cu-ETP E-Cu57
2.0040 2.0060
2.0321 · 10
CuZn37 (Messing) CuZn37 (MS 63) CuZn39 Pb3 (MS 58)
Cu 1 Cu 2
3)
17,0 · 10-6
8,94
56,0 –
–
8,44
15,5
20,2 · 10-6
150
200
40
320 160
350 240
7 14
250
290
45
Teile mit hoher elektrischer 110 000 Leitfähigkeit
–
–
110 000
übliche Befestigungen
–
250 250
370 370
27 19
–
–
2.0401
–
–
–
–
250
370
19
–
–
8,67
4,4
18,0 · 10-6
290
330
40
–
–
440 200
540 400
8 33
sehr gute Korrosions 125 000 beständigkeit, silberfarben
8,8
> 18,0
16,0 · 10
-6
540
590
12
8,8
> 15,0
16,0 · 10-6
780
830
10
140 000 hochfeste, elektrisch gut leitende Befestigungen 144 000
–
–
–
540
590
12
–
Cu 3 –
1)
F34 weich
2.0730 · 30 2.1020 Cu 4
F54 weich – –
2.0853 · 73 Cu 5
ausgehärtet ausgehärtet –
2.0853
2)
58,0
–
CuNi1Si (Kuprodur) CuZn40 Mn1 Pb
1)
F29 weich
8,94
Rm A5 2) E-Modul Rp 0,2 [N/mm2] [N/mm2] [%] [N/mm2] min. min. min.
8,44
2.0857 · 73 –
2.0580
2.0966
CuBe2
F20 –
1)
2
F37 –
CuNi3Si
CuAl10 Ni5 Fe4
F20 weich
m mm –––––– ] ––––– ] [Ω · mm [mm · K
Einsatz für
2.0321 · 26 2.0321 Cu 2
2.0730 · 10
CuNi12 Zn24 (Neusilber) CuSn6 (Resistan) CuNi1,5Si
Cu 1
Elektrische Wärmeaus- Mechanische Eigenschaften bei Leitfähigkeit dehnungs- 20 °C 3) koeffizient a 30/100 °C
2.124 · 75
Cu 5 Cu 6
Cu 7
–
–
–
ausgehärtet
–
–
8,3
–
–
–
~10
180
–
16,7 · 10-6
270
1 050
440
18
640
1 200
15 2
–
–
Seewasserbeständig
–
–
–
–
125 000 hochfeste Befestigung, Korrosionsbeständigkeit, gute elektrische Leit fähigkeit
Kaltverfestigt Bruchdehnung A5 – Prüfung an abgedrehten Probestab mit Prüflänge 5 x d 1 N/mm2 = 1 MPa
Mindestbruchdrehmomente für Schrauben bis M5 nach ISO 8839 Gewinde Nenn-Ø M1,6 M2 M2,5 M3 M3,5 M4 M5
T
0,06 0,12 0,24 0,4 0,7 1 2,1
CU2
0,10 0,21 0,45 0,8 1,3 1,9 3,8
CU3
0,10 0,21 0,45 0,8 1,3 1,9 3,8
CU4
0,11 0,23 0,5 0,9 1,4 2 4,1
CU5
0,14 0,28 0,6 1,1 1,7 2,5 5,1
AL1
0,06 0,13 0,27 0,5 0,8 1,1 2,4
AL2
0,07 0,15 0,3 0,6 0,9 1,3 2,7
AL3
0,08 0,16 0,3 0,6 0,9 1,4 2,8
AL4
0,1 0,2 0,43 0,8 1,2 1,8 3,7
AL5
0,11 0,22 0,47 0,8 1,3 1,9 4
AL6
0,12 0,25 0,5 0,9 1,5 2,2 4,5
Der Torsionsversuch ist nach ISO 898-7 durchzuführen
F.028
www.bossard.com
© Bossard, F-de-2017.01
1)
Mindest-Bruchdrehmomente1) [Nm] für Werkstoffe
CU1
Werkstoffe Schrauben und Muttern Verbindungselemente aus diversen Werkstoffen
Sonderwerkstoffe Werkstoffbezeichnung Werkstoff-Nr.
Hochkorrosionsbeständige Nickel-Molybdän-Legierung mit ausgezeichneter Beständigkeit gegen reduzierende Medien, besonders gegen Salzsäure aller Konzentrationen bis zum Siedepunkt, feuchtes Chlorwassergas, Schwefel- und Phosphorsäure, alkalische Lösungen. Ausreichend beständig bei oxidierenden und reduzierenden Gasen bis 800 °C. Nicht empfohlen für stark oxidierende Agenzien, Eisen- und Kupfersalze (siehe Hastelloy C).
Hastelloy® C
Hochkorrosionsbeständige Nickel-Chrom-Molybdän-Legierung mit besonders hoher Beständigkeit gegen aggressive, oxidierende und reduzierende Medien, beispielsweise Bleichlösungen, die freies Chlor enthalten, Chloriten, Hypochloriten, Schwefel- und Phosphorsäure, organische Säuren wie Essig- und Ameisensäure, Lösungen von Nitraten, Sulfaten und Sulfiten, Chloriden und Chloraten, Chromaten sowie Cyanverbindungen.
B-2 B-3
C-4 C-22 C-276 C-2000
2.4617 2.4600
2.4610 2.4602 2.4819 2.4675
Hastelloy® G G-3 2.4619 G-30 2.4603 Inconel® 600 2.4816 601 2.4851 625 2.4856 718 2.4668 Monel® 400 2.4360 K-500 2.4375 Nimonic® 75 80A 90 105 Titan Gr. 1 Gr. 2 Gr. 3 Gr. 4 Titan Gr.5 Titan Gr. 7 Gr. 11
© Bossard, F-de-2017.01
Beschreibung und Anwendungsbereich nach Herstellerangaben
Hastelloy B ®
2.4951 2.4952 2.4969 2.4634 3.7025 3.7035 3.7055 3.7065 3.7164/ 3.7165 3.7235 3.7225
Anwendung: Bauteile, die starker chemische Beanspruchung ausgesetzt sind, Turbolader.
Anwendung: Bauteile, die starker chemischer Beanspruchung ausgesetzt sind, in chemischen Verfahren und Anlagen, Abgasreinigungssysteme, bei der Faser- und Papierherstellung, Müllentsorgung etc. Nickel-Chrom-Eisen-Legierung mit ausgezeichneter Korrosionsbeständigkeit in oxidierenden Medien.
Anwendung: In der chemischen Verfahrenstechnik, besonders geeignet für die Herstellung von Phosphor- und Salpetersäure. Nickel-Chrom-Legierung mit guten technologischen Eigenschaften bei hohen Temperaturen bis über 1 000 °C und ausgezeichneter Oxidationsbeständigkeit. Widersteht auch der Korrosion durch ätzende Stoffe. Anwendung: Wärmebehandlungsanlagen, Kernenergietechnik, Gasturbinen, Auskleidungen, Ventilatoren und Gebläse, chemische Industrie etc. Nickel-Kupfer-Legierung mit hoher Festigkeit und Zähigkeit über grosse Temperaturbereiche. Ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit gegenüber Salzwasser und einer Vielzahl von Säuren und alkalischen Lösungen. Auch für Pressund Schmiedeteile geeignet. Anwendung: Ventile, Pumpen, Befestigungselemente, mechanisch beanspruchte Bauteile mit Meerwasser-Beaufschlagung etc.
Die Nickelbasis-Chrom-Werkstoffe sind Legierungen mit besonders hoher Zeitstandfestigkeit und Oxidationsbeständigkeit. Für hohe mechanische Beanspruchung bei Temperaturen bis 1 000 °C. Aufgrund verschiedenster Ausscheidungswärmebehandlungen lassen sich Relaxations- und Kriechverhalten steuern. Anwendung: Rotierende Bauteile bei hohen Temperaturen, Federn, Befestigungselemente, Brennkammer-Bauteile Reaktiver Werkstoff mit hoher Festigkeit bezogen auf die geringe Dichte. Hervorragende Korrosionsbeständigkeit in chloridhaltigen, oxidierenden Medien. Anwendung: Bauteile für gewichtsparende Konstruktion mit hoher Festigkeit, stark oxidierende Beanspruchung, besonders in Gegenwart von Chloriden. Chemische Industrie, Meerwasserentsalzung, Kraftwerktechnik, Medizintechnik etc. Titanlegierung mit einer hohen spezifischen Festigkeit. Anwendung: Bauteile für die Luft- und Raumfahrt, chemische Prozesstechnik, rotierende Bauteile, Befestigungselemente, Fahrzeugtechnik etc. Reintitan mit Palladium legiert. Erhöhte Korrosionsbeständigkeit vor allem gegenüber feuchten chloridhaltigen Medien. Grade 11 verfügt über erhöhte Verformungseigenschaften. Anwendung: Chemische und petrochemische Anlagen, Gehäuse etc.
www.bossard.com
F.029
T
Werkstoffe Schrauben und Muttern Verbindungselemente aus diversen Werkstoffen
Thermoplaste Richtwerte physikalischer Eigenschaften nach Herstellerangaben Mechanische Eigenschaften WerkstoffKurzzeichen DIN 7728
Dichte [g/cm3] DIN 53479
Zugfestigkeit [N/mm2] DIN 53455
Reissdehnung % DIN 53455
Zug E-Modul [N/mm2] DIN 53457
Kugeldruckhärte Schlagzähigkeit 10-sec Wert [N/mm2] [kJ/m2] DIN 53456 DIN 53453
Kerbschlagzähigkeit [kJ/m2] DIN 53453
PE-HD PE-LD PP POM PA 6 PA 66
0,94/0,96 0,914/0,928 0,90/0,907 1,41/1,42 1,13 1,14
18/35 8/23 21/37 62/70 70/85 77/84
100/1 000 300/1 000 20/800 25/70 200/300 150/300
700/1 400 200/500 1 100/1 300 2 800/3200 1 400 2 000
40/65 13/20 36/70 150/170 75 100
ohne Bruch ohne Bruch 3/17 8 ohne Bruch 15/20
ohne Bruch ohne Bruch ohne Bruch 100 ohne Bruch ohne Bruch
Elektrische Eigenschaften Werkstoffspez. DurchKurzzeichen gangsDIN 7728 Widerstand [Ω cm] DIN 53482
PE-HD PE-LD PP POM PA 6 PA 66
> 1017 > 1017 > 1017 > 1015 1012 1012
Oberflächenwiderstand [Ω] DIN 53482 1014 1014 1013 1013 1010 1010
Dielektrizitätszahl DIN 53483 50 Hz 106 Hz
dielektr. Verlustfaktor tan δ DIN 53483 50 Hz 106 Hz
2,35 2,29 2,27 3,7 3,8 8,0
2,4 · 10–4 1,5 · 10–4 < 4 · 10–4 0,005 0,01 0,14
2,34 2,28 2,25 3,7 3,4 4,0
2,0 · 10–4 0,8 · 10–4 < 5 · 10–4 0,005 0,03 0,08
Durchschlagsfestigkeit [kV/25 µm] [kV/cm] ASTM D 149 DIN 53481 > 700 > 700 800 700 350 400
– – 500/650 380/500 400 600
Kriechstromfestigkeit DIN 53480 Stufe KA KB/KC 3c 3b 3c 3b 3b 3b
> 600 > 600 > 600 > 600 > 600 > 600
Thermische Eigenschaften
PE-HD PE-LD PP POM PA 6 PA 66
Formbeständigkeit °C VSP (Vicat 5 kg) DIN 53460
max. kurzzeitig max. dauernd
min. dauernd
90/120 80/90 140 110/140 140/180 170/200
– 50 – 50 0/– 30 – 60 – 30 – 30
70/80 60/75 100 90/110 80/100 80/120
Kurzzeichen Bedeutung PE-HD Polyethylen hoher Dichte PE-LD Polyethylen niedriger Dichte PP Polypropylen POM Polyoxymethylen, Polyacetal PA 6 Polyamid 6 PA 66 Polyamid 6.6
T
F.030
60/70 – 85/100 160/173 180 200
linearer Ausdehnungskoeffizient
Wärmeleit fähigkeit
spezifische Wärme
[N/mm2]
K–1 · 10-6
[W/mK]
[kJ/kg K]
50 35 45/120 110/170 80/190 105/200
200 250 150 90/110 80 80
0,38/0,51 0,32/0,40 0,17/0,22 0,25/0,30 0,29 0,23
2,1/2,7 2,1/2,5 2,0 1,46 1,7 1,7
ASTM D 648 1,86/0,45
inweise für Schrauben aus thermoplastischen KunstH stoffen – Mechanische und physikalische Eigenschaften, insbesondere Zugfestigkeit und Vorspannkraft sowie Farbgebung, Toleranzen der Gewindepartie und Kopfgeometrie unterliegen klimatischen Bedingungen. Richtwerte für Toleranzen, Hinweise und Montagemomente sind DIN 34810, ISO 4759-1 zu entnehmen. – Vorspannkräfte können durch Spannungsrelaxation abfallen. Hinweise für Konstruktion und Auslegung sind in Anlehnung an VDI 2544 zu verfolgen.
www.bossard.com
© Bossard, F-de-2017.01
WerkstoffGebrauchstemperatur °C Kurzzeichen DIN 7728
Werkstoffe Schrauben und Muttern Verbindungselemente aus diversen Werkstoffen
3
1
1
1
3
3
1
0
3
3
3
0
Terpentin
1 1
Wasseraufnahme, % ASTM D 570
ungesättigte, chlorfreie KW
0 0
Fette, Öle
1 1
Mineralöl
1 1
Kraftstoffe
1 1
aromatische KW
Amine
3 3
organische Säuren
Aldehyde
0 0
Ketone
1 3
Ester
1 1
Alkohole
Ether
chlorierte KW
aliphatische KW
Halogene, trocken
Lösungen anorg. Salze
Laugen, stark
Laugen, schwach
Flusssäure
1
Säuren, stark
1
Säuren, schwach
Wasser, heiss
PE-HD
Wasser, kalt
WerkstoffKurzzeichen
oxidierende Säuren
Beständigkeit gegen den Angriff durch Chemikalien
1
3
3
1
1
0
0
1
0
0
3
3
0
0
PE-LD
1
POM
1
1
1
3
0
3
1
1
1
3
1
0
1
3
3
0
1
1
3
3
3
1
1
0
0
1
1
3
0
0
0
1
1
1
0
1
1
1
0
3
1
3
3
1
3
1
1
1
1
3
1
3
0
0
0
0
1
3
1
0
1
3
1
1
1
1
3
1
3
1
1
1
0
3
3
PP
PA 6
< 0,01
< 0,01
0,01 bis 0,03
0,22 bis 0,25
1,3 bis 1,9
1 beständig 3 bedingt beständig 0 unbeständig
© Bossard, F-de-2017.01
Kurzzeichen Bedeutung PE-HD Polyethylen hoher Dichte PE-LD Polyethylen niedriger Dichte PP Polypropylen POM Polyoxymethylen, Polyacetal PA 6 Polyamid 6
www.bossard.com
F.031
T
Werkstoffe Schrauben und Muttern Verbindungselemente aus diversen Werkstoffen
Elastomere Brennbarkeit Materialkurzzeichen nach ISO 1629
CR
Name
Chloropren-Kautschuk Fluor-Kautschuk
Brennbarkeit nach Einsatztemperatur1) min. max. dauernd kurzzeitig
UL 94 - V2 – 30 °C + 100 °C + 120 °C
1)
FPM
UL 94 - V2 – 20 °C + 200 °C + 280 °C
NBR
EPDM
TPE
Nitril-ButadienKautschuk
Ethylen-PropylenDien-Kautschuk
Thermoplastisches Elastomer
UL 94 HB – 30 °C + 120 °C + 150 °C
UL 94 HB – 40 °C + 130 °C + 170 °C
UL 94 HB – 30 °C + 80 °C + 120 °C
Die Minuswerte beim Temperatureinsatzbereich gelten nur für Teile im Ruhezustand ohne Schlagbeanspruchung.
Chemische Beständigkeit2) Materialkurzzeichen nach ISO 1629
CR
FPM
NBR
EPDM
TPE
Name
Chloropren-Kautschuk
Fluor-Kautschuk
Alkohol Benzin Diesel Mineralöl Tierische und pflanzliche Fette
A C C B B
A A A A A
Nitril-ButadienKautschuk
Ethylen-PropylenDien-Kautschuk
Thermoplastisches Elastomer
A B B C C C
B C A A A A
B C B C C C
A A A A A A
A B A A A A
schwache Laugen starke Laugen schwache Säuren starke Säuren Wasser Ozon
A A A A A
A C C B B
A B B B A
Alle Werte beziehen sich auf Angaben der Rohstoffhersteller, eine Gewähr unsererseits kann deshalb nicht übernommen werden. Diese Angaben sind als Richtwerte anzusehen. Eine konkrete Aussage kann nur anhand des jeweils vorliegenden Anwendungsfalls gemacht werden. So kann z. B. ein Präzisionsteil schon aufgrund geringfügiger Volumenänderung versagen. Andererseits können aggressive Medien bei kurzzeitigem Kontakt als Reinigungsmittel durchaus verwendet werden. A Sehr gute chemische Beständigkeit, ständige Einwirkung des Mediums verursacht innerhalb von 30 Tagen keine Schädigung des Materials. Das Material kann über Jahre resistent bleiben. B Gute bis bedingte chemische Beständigkeit, ständige Einwirkung des Mediums verursacht innerhalb des 7. bis 30. Tages geringfügige Schädigungen, die zum Teil reversibel sind (Quellen, Erweichen, Nachlassen der mechanischen Festigkeit, Verfärben). C Geringe chemische Beständigkeit, nicht für ständige Einwirkung des Mediums geeignet. Schädigungen können sofort eintreten (Nachlassen der mechanischen Festigkeit, Deformation, Verfärbung, Risse, Auflösung). 2)
Chemische Inhaltsstoffe CR
FPM
NBR
EPDM
TPE
Name
Chloropren-Kautschuk
Fluor-Kautschuk
halogenfrei phosphatfrei silikonfrei
– ja ja
– ja ja
Nitril-ButadienKautschuk
Ethylen-PropylenDien-Kautschuk
Thermoplastisches Elastomer
F.032
ja ja ja
ja ja ja
ja ja ja
www.bossard.com
© Bossard, F-de-2017.01
T
Materialkurzzeichen nach ISO 1629
Korrosionsschutz Korrosionsschutz
Galvanische Verfahren Verbindungselemente mit galvanischen Überzügen nach ISO 4042 Verzinken – Passivieren. Das Verzinken mit anschliessendem Chromatieren hat sich bei Verbindungselementen bezüglich Korrosionsbeständigkeit wie auch im Aussehen sehr gut bewährt. Wir können Ihnen ein umfangreiches und gut assortiertes Lagersortiment anbieten.
Neue Prozessentwicklungen mit Chrom(VI)-freien Überzügen gleicher oder ähnlicher Schutzwirkung wurden auf Grund der EU-Richtlinien 2000/53EG (ELV) und 2002/95/EG (RoHS) durch Umweltauflagen vorangetrieben. Für den Korrosionsschutz von Verbindungselementen waren bisher galvanische Zinküberzüge (ISO 4042) mit einer Chromatierung auf Basis von Chrom (VI) üblich. Die neuen Oberflächenbehandlungen mit Chrom(VI)-freien Systemen (Passivieren) erfordern in der Regel eine aufwändigere Prozessführung und – wo notwendig – zusätzliche Deckschichten, da der «Selbstheilungseffekt» fehlt. Langzeiterfahrungen unter Betriebsbedingungen fehlen weitgehend und werden durch spezifische Randbedingungen wie Handling, Transport sowie Zuführeinrichtungen zusätzlich beeinflusst. Somit ist durch Umstellung auf die unterschiedlichen Betriebsbedingungen in der Praxis eine Überprüfung zu empfehlen.
Nachbehandlung Chromatierung bzw. Passivierung. Ist ein Verfahren zur Bildung eines Chromatier- bzw. Passivierüberzugs durch Behandlung in einer Lösung, die sechswertige (Chromatieren) oder dreiwertige (Passivieren) Chromverbindung enthält. Diese Nachbehandlung erfolgt unmittelbar nach dem Verzinken durch kurzes Eintauchen in Chromsäurelösungen. Der Chroma tierungs- bzw. Passivierungsprozess erhöht den Korrosionsschutz und verhindert Anlaufen und Verfärben der Zinkschicht. Die Schutzwirkung der Chromatschicht ist je nach Verfahrensgruppe unterschiedlich (siehe Tabelle!).
Verfahrensgruppen beim Chromatieren von galvanischen Zinküberzügen Schutzwirkung von Zinküberzügen mit Chromatierung unter den Bedingungen der Salzsprühnebelprüfung nach ISO 9227 (DIN 50021 SS) Verfahrensgruppe
Bezeichnung der Chromatierung
Chromatschicht Eigenfarbe
Farblos-Passivierung
A
transparent
Blau-Passivierung
B
Gelb-Chromatierung
C
transparent mit blauer Tönung (Standard) gelblich schimmernd bis gelbbraun irisierend
Oliv-Chromatierung
D
Schwarz-Chromatierung1) BK
1)
olivgrün bis olivbraun (selten) braunschwarz bis schwarz (dekorativ)
Nennschichtdicke
Zeit bis zum ersten Erscheinen von
µm
Weissrost h
Rotrost h
3 5 8 3 5 8 3 5 8 3 5 8 3 5 8
2 6 6 6 12 24 24 48 72 24 72 96 – 12 24
12 24 48 12 36 72 24 72 120 24 96 144 – – 72
An den Kanten, Kreuzschlitzrändern etc. ist wegen des Trommelverfahrens praktisch immer mit einem Abrieb der schwarzen Chromatschicht und einer örtlichen Sichtbarkeit der darunterliegenden hellen Zinkschicht zu rechnen.
Verminderung der Gefahr von Wasserstoffversprödung (ISO 4042) Bei galvanisch veredelten Verbindungselementen aus Stählen Für sicherheitsbestimmende Teile sollten daher alternative Korromit Zugfestigkeiten Rm ≥ 1 000 N/mm2, entsprechend ≥ 320 HV, sionsschutz- oder Beschichtungsverfahren gewählt werden, z. B. die unter Zugspannung stehen, besteht die Gefahr des Versaanorganische Zinkbeschichtung, mechanische Verzinkung oder gens durch Wasserstoffversprödung. ein Übergang auf rost- und säurebeständige Stähle.
© Bossard, F-de-2017.01
Eine Wärmebehandlung (Tempern) der Teile, z. B. nach dem Säurebeizen oder nach der Metallbeschichtung, senkt die Bruchgefahr. Eine vollständige Beseitigung der Wasserstoffversprödungsgefahr kann nicht garantiert werden. Wenn das Risiko einer Wasserstoffversprödung verringert werden muss, sollten andere Beschichtungsverfahren in Erwägung gezogen werden.
www.bossard.com
Verbindungselemente in Festigkeitsklassen ≥ 10.9 (≥ 320 HV) werden, wo fabrikationstechnisch möglich, mit einer anorganischen Zinkbeschichtung oder mechanisch verzinkt ausgeführt. Der Anwender der Verbindungselemente kennt den Einsatzzweck und die Anforderungen und muss die entsprechende Oberlächenbehandlung spezifizieren!
F.033
T
Korrosionsschutz Korrosionsschutz
Obergrenze der Schichtdicken für metrische ISO-Gewinde
nach ISO 4042 Gewinde- Gewindesteigung nennP durchmesser1) d1
Innengewinde Toleranzlage G
Aussengewinde Toleranzlage g
Toleranzlage f
Toleranzlage e
Grund- Schichtabmass dicke
Grund- Nennschichtdicke abmass max.2) max.3)
Grund- Nennschichtdicke abmass max.2) max.3)
Grund- Nennschichtdicke abmass max.2) max.3)
[mm]
[mm]
[µm]
max. [µm] [µm]
0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45 0,5 0,6 0,7 0,75 0,8 1 1,25 1,5 1,75 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6
– 1; 1,2 1,4 1,6 (1,8) 2 2,5 (2,2) 3 3,5 4 4,5 5 6 (7) 8 10 12 16 (14) 20 (18; 22) 24 (27) 30 (33) 36 (39) 42 (45) 48 (52) 56 (60) 64
+ 17 + 18 + 18 + 19 + 19 + 20 + 20 + 21 + 22 + 22 + 24 + 26 + 28 + 32 + 34 + 38 + 42 + 48 + 53 + 60 + 63 + 71 + 75 + 80
3 3 3 3 3 5 5 5 5 5 5 5 5 8 8 8 10 12 12 15 15 15 15 20
2) 3)
[µm]
[µm] [µm] [µm] [µm]
3 3 3 3 3 5 5 5 5 5 5 5 5 8 8 8 10 12 12 15 15 15 15 20
3 3 3 3 3 5 5 5 5 5 5 5 5 8 8 8 10 12 12 15 15 15 15 20
3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 5 5 5 5 8 8 10 12 12 12 15 15
– – – – 34 – 34 – 35 – 36 – 36 – 38 – 38 – 38 – 40 – 42 – 45 – 48 – 52 – 58 – 63 – 70 – 75 – 80 – 85 – 90 – 95
[µm]
[µm] [µm] [µm] [µm]
– – – 8 8 8 8 8 8 8 8 10 10 10 12 12 12 15 15 15 20 20 20 20
– – – 8 8 8 8 8 8 8 8 10 10 10 12 12 12 15 15 15 20 20 20 20
– – – 5 5 5 5 5 5 5 5 8 8 8 8 10 10 12 12 15 15 15 15 15
– – – 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 8 8 8 10 10 12 12 12 15 15
– – – – – – – 50 – 53 – 56 – 56 – 60 – 60 – 63 – 67 – 71 – 71 – 80 – 85 – 90 – 95 – 100 – 106 – 112 – 118
Alle Nennlänge l Nenn- kleiner gleich längen 5d 10d 15d [µm]
[µm] [µm] [µm]
– – – – – – 12 12 12 12 15 15 15 15 15 15 20 20 20 20 25 25 25 25
– – – – – – 12 12 12 12 15 15 15 15 15 15 20 20 20 20 25 25 25 25
– – – – – – 10 10 10 10 12 12 12 12 12 12 15 15 15 15 20 20 20 20
– – – – – – 8 8 8 8 10 10 10 10 10 10 12 12 15 15 15 15 15 15
Die Angabe der Regelgewindedurchmesser ist nur zur Information. Die entscheidende Grösse ist die Gewindesteigung. Grösstwerte der Nennschichtdicke, wenn die Messung der örtlichen Schichtdicke vereinbart wurde. Grösstwerte der Nennschichtdicke, wenn die Messung der mittleren Schichtdicke des Loses vereinbart wurde.
Wird vom Besteller keine Schichtdicke vorgeschrieben, so gilt die kleinste. Diese ist zugleich die handelsübliche Schichtdicke. Bei sehr langen oder dünnen Gewindeteilen (≤ M4) können durch die galvanisch bedingte, ungleichmässige Schichtdickenverteilung Probleme mit der Gewindegängigkeit entstehen. Lösungsmöglichkeit: chemische Vernickelung oder Teile aus rostund säurebeständigem Stahl der austenistischen Gruppe A2/A4!
T
3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 5 5 5 5 8 8 10 10 10 12 12
Alle Nennlänge l Nenn- kleiner gleich längen 5d 10d 15d
F.034
chraubengewinde werden grundsätzlich in Toleranz- S lage 6g gefertigt. Toleranzlagen e und f sind unüblich und verlangen eine veränderte Schraubenfabrikation. Mindestmengen, Lieferfristen und höhere Preise können die Wirtschaftlichkeit in Frage stellen! Alternative: Teile aus rost- und säurebeständigem Stahl A2. Muttergewinde haben aus galvanotechnischen Gründen wesentlich dünnere Schichten. Dies ist jedoch für die Praxis bedeutungslos (Innenseite besser geschützt, Fernschutzwirkung des verzinkten Schraubengewindes).
www.bossard.com
© Bossard, F-de-2017.01
1)
– 17 – 18 – 18 – 19 – 19 – 20 – 20 – 21 – 22 – 22 – 24 – 26 – 28 – 32 – 34 – 38 – 42 – 48 – 53 – 60 – 63 – 71 – 75 – 80
Alle Nennlänge l Nenn- kleiner gleich längen 5d 10d 15d
Korrosionsschutz Korrosionsschutz
Mögliche Toleranzanpassungen für Oberflächenüberzuge ISO 10684 (Feuerverzinkung) Produkt
Gewinde
Toleranz
Bolzengewinde
unterschnitten
6 az
Muttergewinde
überschnitten
6 AZ
Beispiel für Headmark 8.8 U 8Z
Mess-Stellen für die Schichtdicke
Mess-Stelle
Mess-Stelle
© Bossard, F-de-2017.01
Weitere galvanische Beschichtungsverfahren Verfahren
Erläuterungen
Vernickeln
Dient sowohl dekorativen Zwecken als auch dem Korrosionsschutz. Wegen der harten Schicht Anwendung im Elektroapparatebau sowie in der Telefonindustrie. Speziell bei Schrauben kein Abrieb des Überzuges. Vernickelte Eisenteile sind in Aussenatmosphären nicht zu empfehlen. Verbesserung des Korrosionsschutzes durch Imprägnierung – siehe folgende Tabelle.
Veralisieren (Dickschicht vernickelung)
Ist eine galvanisch (elektrochemische) Beschichtung mit Nickel ideal für Werkstücke die stark beansprucht werden. –> Aufbau einer zähen und nicht harten Nickelschicht.
Verchromen
Meistens nach dem Vernickeln, Schichtdicke ca. 0,5 – 1,0 µm. Chrom wirkt dekorativ, erhöht die Anlaufbeständigkeit vernickelter Werkstücke und dient auch als Korrosionsschutz. Glanzverchromt: hoher Glanz. Mattverchromt: matter Glanz (Seidenglanz). Trommelverchromung nicht möglich. Erzeugt eine harte Oberfläche mit guten Verschleiss- und Gleiteigenschaften.
Vermessingen
Messingaufträge werden hauptsächlich für dekorative Zwecke angewendet. Ausserdem werden Stahlteile vermessingt, um die Haftfestigkeit von Gummi auf Stahl zu verbessern.
Verkupfern
Wenn notwendig als Haftgrund vor dem Vernickeln, Verchromen und Versilbern. Als Deckschicht für dekorative Zwecke.
Versilbern
Silberaufträge werden zu dekorativen und technischen Zwecken verwendet.
Verzinnen
Die Verzinnung wird hauptsächlich zum Erzielen bzw. Verbessern der Lötfähigkeit (Weichlot) angewendet. Dient gleichzeitig als Korrosionsschutz. Thermische Nachbehandlung nicht möglich.
Eloxieren
Durch anodische Oxidation wird bei Aluminium eine Schutzschicht erzeugt, die als Korrosionsschutz wirkt und das Verflecken verhindert. Für dekorative Zwecke können in einem nachfolgenden Färbeverfahren praktisch alle Farbtöne erzielt werden.
Zink / Eisen Legierungs beschichtung
Ist ein galvanisches Beschichtungsverfahren, welches in einem Elektrolyten eine Zink-Eisen-Legierung auf ein metal lisches Werkstück abscheidet. Im Anschluss an die Beschichtung ist eine Cr(VI)-freie schwarz Passivierung und schwarze Versiegelung angesetzt. Sie kommt vor allem zum Einsatz, wenn eine konforme schwarze Oberfläche gewünscht ist.
Zink / Nickel Legierungs beschichtung
Bei den Zink-Nickel Überzügen wird ein ca. 12 – 16 % Anteil von Nickel mit abgeschieden während der Galvanisierung. Hier hat man die Möglichkeit, eine transparente oder schwarze Passivierung zu verwenden und das Ganze noch durch eine Versiegelung zu optimieren. Diese Beschichtung kommt vor allem wegen seinem guten Korrosionsschutz zum Einsatz.
www.bossard.com
F.035
T
Korrosionsschutz Korrosionsschutz
Weitere Oberflächenbehandlungen Verfahren
Erläuterungen
Feuerverzinken
Tauchen in Zinkbad, dessen Temperatur bei ca. 440 bis 470 °C liegt. Schichtdicken min. 40 µm. Oberfläche matt und rau, Verfleckungen nach relativ kurzer Zeit möglich. Sehr guter Korrosionsschutz. Anwendbar für Gewindeteile ab M8. Gewindegängigkeit durch geeignete Massnahmen (spanabhebende Voroder Nachbearbeitung) gewährleistet.
Anorganische Zinklamellenüberzüge Geomet® Delta-Tone® / Delta-Protekt®
Hervorragende hoch zinkhaltige Beschichtung (silbergraue Farbe) für Teile mit Zugfestigkeit Rm ≥ 1 000 N/mm2 (Festigkeitsklassen ≥ 10.9, Härte ≥ 320 HV). Bei diesem Beschichtungsverfahren wird eine wasserstoffinduzierte Versprödung verfahrenstechnisch ausgeschlossen. Temperaturbeständig bis ca. 300 °C. Anwendbar für Gewinde ≥ M4.
Mechanisch verzinken (Mechanical Plating)
Chemo-mechanischer Beschichtungsprozess. Entfettete Teile werden zusammen mit einer speziellen Glaskugelmischung und Zinkpulver in eine Platierungstrommel gegeben. Die Glaskugeln wirken als Träger der Zinkpulverkörner und bringen diese an die Werkstückoberfläche, wo sie durch Kaltverschweissung haften bleiben.
Schwärzen INOX
Chemisches Verfahren in einer heissen Hydroxidlösung. Für dekorative Zwecke.
Brünieren (Schwärzen)
Chemisches Verfahren, Badtemperatur ca. 140 °C mit anschliessendem Einölen. Für dekorative Zwecke nur temporärer Korrosionsschutz.
Phosphatieren (Bondem, Bonderisieren, Antoxieren, Parkerisieren, Altramentieren)
Nur leichter Korrosionsschutz. Guter Haftgrund für Farben. Aussehen grau bis grauschwarz. Durch nachträgliches Einölen besserer Korrosionsschutz.
Imprägnieren
Vor allem bei vernickelten Teilen können durch eine Nachbehandlung in dewatering fluid mit Wachszusatz die Mikroporen mit Wachs versiegelt werden. Wesentliche Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit. Der Wachsfilm ist trocken unsichtbar.
Tempern
Bei galvanisch veredelten Verbindungselementen aus Stählen mit Zugfestigkeiten Rm ≥ 1 000 N/mm2, entsprechend 320 HV, die unter Zugspannung stehen, besteht die Gefahr des Versagens durch Wasserstoffversprödung. Durch Tempern bei ca. 180 bis 230 °C (unterhalb der Anlasstemperatur) kann der Wasserstoff zum Teil beseitigt werden. Nach dem heutigen Stand der Technik bietet dieses Verfahren keine 100 %-ige Gewähr. Tempern während >4 h muss unmittelbar nach einem Beizen und nach der galvanischen Behandlung erfolgen.
Versiegelung
Die Versiegelung kommt nach dem galvanischen Verzinken und Passivieren mittels Tauchverfahren auf das Bauteil. Versiegelungen erhöhen die Korrosionsbeständigkeit.
Tribotechnische Beschichtung1)
Auftragung bildet reibungsmindernde und verschleisshemmende Schichten. Schutz gegen hohe Reibung oder Kaltververschweissung (Festfressen).
Bewachsen
Gleitschicht, um das Eindrehmoment bei gewindefurchenden Schrauben zu mindern. Nur bedingter Korrosionsschutz resp. Abriebfestigkeit.
WIROX®
Ist eine galvanische Beschichtung mit Zink, mittlere Schichtdicke mindestens 8 µm. Der Korrosionsschutz ist mehr als 20fach höher, verglichen mit blanker Verzinkung. Die Beschichtung ist abriebfest, mechanisch belastbar und zeichnet sich durch eine ausserordentlich hohe Korrosionsbeständigkeit aus.
YELLOX®
Ist eine galvanische Beschichtung mit Zink, mittlere Schichtdicke mindestens 4 µm. Der Korrosionsschutz ist mehr als 6fach höher, verglichen mit blanker Verzinkung. Schrauben-Anwendungen mit gelblicher Erscheinung sind auch künftig gewährleistet.
GreenTec®
Ist eine galvanische Beschichtung, Schichtdicke ca. 5 µm, auf Zink-Nickel Basis und bietet harte, verschleissbeständige Schichten mit sehr hoher Korrosionsbeständigkeit.
Bossard ecosyn®-lubric Die tribologische Trockenbeschichtung Bossard ecosyn®-lubric ist ein nicht elektrolytisch aufgebrachter, dünnschichtiger Überzug mit integrierten Schmiereigenschaften und zusätzlichem Korrosionsschutz. Die Beschichtung besteht aus einer Komposition mit Fluorpolymeren und organischen submikroskopischen Festschmierstoffteilchen, die in sorgfältig ausgewählten Kunstharzverschnitten und Lösungsmitteln dispergiert sind. Die AFC-Beschichtung (Anti-Friction-Coating) bildet einen glatten Film, der alle Unebenheiten der Oberfläche ausgleicht und dadurch die Reibung selbst bei extremen Belastungen und Arbeitsbedingungen optimiert. Das Kunstharz wiederum gewährt einen verbesserten Korrosionsschutz.
T
F.036
www.bossard.com
© Bossard, F-de-2017.01
1)
Auslegung, Konstruktion, Montage Schraubenwahl
Abschätzen des Durchmesserbereichs von Schrauben
nach VDI-Richtlinie 22301)
Das folgende Verfahren ermöglicht eine grobe Abschätzung der nötigen Schraubendimensionen bei einer Einschraubenverbindung und Temperatur um 20 °C, entsprechend den Angaben von VDI 2230. Das Ergebnis ist in jedem Falle rechnerisch zu überprüfen. Vorgehen: A Wählen Sie in Spalte 1 die nächst grössere Kraft zu der an der Verschraubung angreifenden Betriebskraft FA,Q B Die erforderliche Mindestvorspannkraft FM min ergibt sich, indem man von dieser Zahl weitergeht um: entweder 4 Schritte für statische oder dynamische Querkraft
FQ
oder 2 Schritte für dynamische und exzentrisch angreifende Axialkraft FA
FQ
FA
oder 1 Schritt für dynamisch und zentrisch oder statisch und exzentrisch angreifende Axialkraft FA
FA FA
FA
oder 0 Schritte für statisch und zentrisch angreifende Axialkraft FA
FA
Beispiel: Eine Verbindung wird dynamisch und exzentrisch durch die Axialkraft FA = 8 500 N belastet. Die Schraube mit der Festigkeitsklasse 12.9 soll mit Drehmomentschlüssel montiert werden. A 10 000 N ist die nächst grössere Kraft zu FA in Spalte 1 B 2 Schritte für «exzentrische und dynamische Axialkraft» führen zu FM min = 25 000 N C 1 Schritt für «Anziehen mit Drehmomentschlüssel» führt zu FM max = 40 000 N D Für FM max = 40 000 N findet man in Spalte 2 (Festigkeitsklasse 12.9) einen Nenndurchmesser von M10
Kraft [N] 250 400 630 1 000 1 600 2 500 4 000 6 300 10 000 16 000 25 000 40 000 63 000 100 000 160 000 250 000 400 000 630 000
1
2 Nenndurchmesser [mm] Festigkeitsklasse 12.9 – – – M3 M3 M3 M4 M4 M5 M6 M8 M10 M12 M16 M20 M24 M30 M36
10.9 – – – M3 M3 M3 M4 M5 M6 M8 M10 M12 M14 M18 M22 M27 M33 M39
3
4
8.8 – – – M3 M3 M4 M5 M6 M8 M10 M12 M14 M16 M20 M24 M30 M36 –
C Die erforderliche maximale Vorspannkraft FM max ergibt sich, indem man von dieser Kraft FM min weitergeht um: entweder 2 Schritte für Anziehen der Schraube mit einfachem Drehschrauber, der über Nachziehmoment eingestellt wird
© Bossard, F-de-2017.01
oder 1 Schritt für Anziehen mit Drehmomentschlüssel oder Präzisionsschrauber, der mittels dynamischer Drehmomentmessung oder Längungs-messung der Schraube eingestellt und kontrolliert wird
oder 0 Schritte für Anziehen über Winkelkontrolle in den überelastischen Bereich oder mittels Streckgrenzenkontrolle durch Computersteuerung
D Neben der gefundenen Zahl steht in Spalte 2 bis 4 die erforderliche Schraubenabmessung in mm für die gewählte Festigkeitsklasse der Schraube. 1)
VDI = Verein Deutscher Ingenieure
www.bossard.com
F.037
T
Auslegung, Konstruktion, Montage Dauerhaltbarkeit
Festigkeit bei dynamischer Belastung
nach VDI 2230
Schrauben sind durch das Gewinde gekerbte Bauteile. Unter wechselnden Belastungen können an den Schrauben Dauerbrüche auftreten, wobei der Bruch in 90 % der Fälle im ersten tragenden Gewindegang, am Eintritt in das Muttergewinde liegt. Bei der Auslegung muss in solchen Fällen auch die Dauerhaltbarkeit ± σA der Schrauben berücksichtigt werden, die unabhängig von der statischen Beanspruchung einen Bruchteil der Zugfestigkeit beträgt!
Bei feuerverzinkten Schrauben ist die Dauerhaltbarkeit ca. 20 % geringer als bei schlussvergüteten Schrauben. Weitere konstruktive Massnahmen zur Erhöhung der Dauer haltbarkeit: Grundsätzlich sind alle Massnahmen, welche die wirksamen Spannungsspitzen reduzieren oder kombinierte (mehrachsige) Beanspruchungen verhindern, geeignet, die Dauerhaltbarkeit der Schraubenverbindungen zu erhöhen. Lange statt kurze Schrauben, Dehnschrauben statt Starrschrauben, Stifte oder PassSchulterschrauben zur Aufnahme von Querkräften, genügende und vor allem kontrollierte Vorspannung der Schrauben.
Die Dauerhaltbarkeit von Feingewinden nimmt mit zunehmender Festigkeit und Gewindefeinheit ab. Die Dauerfestigkeit kann daher bei Schraubenverbindungen mit einer Festigkeitsklasse 12.9 um bis zu 30 % niedriger sein als bei metrischen Regelgewinden.
Grafik: VDI 2230, Ausgabe 1986 1 vergütet: Gewinde gerollt, dann vergütet (Normalausführung) 2 verfestigt: vergütet, dann Gewinde gerollt
a
b
c
d
e
f
g
Dauerbruch Dauerbruch
Durchgangsloch möglich
Sackloch
a Dauerbruchgefahr auch im Muttergewinde b Verminderung der Dauerbruchgefahr – im Muttergewinde durch übergreifendes Bolzengewinde – im ersten tragenden Gewindegang durch biegeweiche Dehnschaftausführung c Verminderung der Dauerbruchgefahr im Muttergewinde durch gerundete Aussenkung und übergreifendes Bolzengewinde d Dauerbruchgefahr im verklemmten Gewindeauslauf des Schraubengewindes e Verminderung der Dauerbruchgefahr gegenüber (d) durch biegeweiche Ausführung, übergreifendes Muttergewinde und Verspannen der Schraube mit der Ansatzkuppe f wie e, jedoch mit Zentrierbund zur Verminderung von Biegeanspannungen im Schraubengewinde g Verminderung der Dauerbruchgefahr durch Verspannen des Bundes gegen die Auflagenfläche des Muttergewindes zur weitgehenden Entlastung des Schraubengewindes von Biegebeanspruchungen
T
F.038
www.bossard.com
© Bossard, F-de-2017.01
Dauerbruch
Auslegung, Konstruktion, Montage Einschraubtiefe
Empfohlene Mindesteinschraubtiefe in g eschnittene Bauteilmuttergewinde
nach Herstellerangaben, aufgrund von Versuchswerten M6 bis M16 Sollen Schrauben in geschnittene Innengewinde eingeschraubt werden und wird volle Tragfähigkeit erwartet, sind entsprechend der Festigkeit des Bauteilwerkstoffes minimale Eindrehtiefen festzulegen.
Anderseites haben die Bauteil-Innengewinde in vielen Fällen eine kleinere Festigkeit als genormte Muttern der gleichen Festigkeitsklasse entsprechend der eingesetzten Schrauben.
Die im Vergleich zur Normmutter meist geringere Nachgiebigkeit führt dazu, dass beim Anziehen keine Aufweitungen zu befürchten sind, die die Gewindegänge ausser Eingriff bringen könnten.
Bauteilwerkstoff mit eingeschnittenem Muttergewinde Toleranz 6g/6H
S235 (St37-2) 2C15 N (C15)
Das hat zur Folge, dass besonders auf die notwendigen Mindesteinschraubtiefen geachtet werden muss, um eine ausreichende Haltbarkeit der Schraubenverbindung sicherzustellen. Die folgenden Empfehlungen wurden in praktischen Versuchen ermittelt.
Empfohlene Mindest-Einschraubtiefe ohne Ansenkungen für die Schraubenfestigkeitsklassen Rm in [N/mm2]
8.8 Regelgewinde
Feingewinde
10.9 Regelgewinde
Feingewinde
12.9 Regelgewinde
> 360 (Ferrit / Perlit-Gefüge)
1,0 · d [1,5 · d]1)
1,25 · d
1,25 · d [1,8 · d]1)
1,4 · d
1,4 · d [2,1 · d]1)
> 500 (Ferrit / Perlit-Gefüge)
0,9 · d [1,3 · d]1)
1,0 · d
1,0 · d [1,6 · d]1
1,2 · d
1,2 · d [1,8 · d]1)
C45 V 35Cr4 V 34CrMo4 V 42CrMo4 V
> 800 (Vergütungsgefüge)
0,8 · d [0,9 · d]1)
0,8 · d
0,9 · d [1,1 · d]1)
0,9 · d
1,0 · d [1,2 · d]1)
GJL 250 (GG-25)
> 220
1,25 · d
> 180 > 180 > 330 > 330 > 550 > 550
1,25 · d [1,6 · d]1)
1,4 · d
Al 99,5 AlMg3 F18 AlMgSi1 F32 AlMg4,5Mn F28 AluMg1 F40 1 AlZn MgCu 0,5 F50
1,0 · d [1,3 · d]1)
1,4 · d [1,8 · d]1)
E 285 (St50-2) S 355 (St52-3) 2C35 N (C35 N)
GMgAl9 Zn1 1)
> 230
– 2 · d [3 · d]1) 1,4 · d 1,4 · d 1,1 · d
1,0 · d
1,4 · d
– 2 · d [3 · d]1) 1,4 · d 1,4 · d –
–
1,4 · d
2,0 · d – 1,6 · d 1,6 · d –
–
1,6 · d
2,5 · d 2,0 · d 2,0 · d –
–
2,0 · d
– – – – –
–
–
Werte in Klammern nach Rechenformel der VDI 2230 [theoretische Werte]
Tabellen-Richtwerte setzen voraus, dass die Gewindepaarung 6g/6H und genügend Wandstärke beim Muttergewinde vorhanden sind. Werden genauere Vorgaben benötigt, sind diese für den Einzelfall nach VDI 2230 zu ermitteln. Die Mindesteinschraubtiefe versteht sich als effektive Länge der Gewindeüberdeckung, also ohne Ansenkung am Bauteil und ohne Gewindeauslauf am Schraubenende.
Bei Eindrehtiefen über 1,5 d können extreme Toleranzlagen der Aussen- und Innengewinde zum Klemmen einer Schraube führen. ISO 965-1 definiert die Toleranzqualitäten für Aussen- und Innengewinde, deren Einhaltung eine problemlose Schraubenmontage ermöglicht.
© Bossard, F-de-2017.01
Kennzeichnung der Einschraubtiefen nach ISO 965-1 S small N normal L large
www.bossard.com
F.039
T
Auslegung, Konstruktion, Montage Flächenpressung
Richtwerte für Grenzflächenpressung bei v erschiedenen Werkstoffen
Nach VDI 2230, Ausgabe 1986 mit bewährten Grenzwerten Die angegebenen Werte gelten für Bohrungen ohne Fasen und hinreichend grosse Aussendurchmesser der verspannten Teile bei Raumtemperatur. Werkstoff der Klemmteile
Zugfestigkeit
St 37 St 50 C 45 42 CrMo 4 30 CrNiMo 8 X 5 CrNiMo 18 10 X 10 CrNiMo 18 9 Titan, unlegiert GG 15 GG 25 GG 35 GG 40 GGG 35,5 DG MgAl 9 GK MgAl 9 AlZnMg Cu 0,5
370 500 800 1 000 1 200 500 bis 700 500 bis 750 390 bis 540 150 250 350 400 350 300 200 450
4)
T
Grenzflächenpressung4)
Rm [N/mm2]
PG [N/mm2]
260 420 700 850 750 210 220 300 600 800 900 1 100 480 220 140 370
eeinflussende Randbedingungen B für die Grenzflächenpressung Fase
Durch eine Fase an der Bohrung (Kontaktfläche zum Verbindungselement) können bei Stählen bis zu 25 % höhere zulässige Flächenpressung (Stützwirkung) erreicht werden.
Schrauber
Beim motorischen Anziehen kann die zulässige Grenzflächenpressung bis zu 25 % kleiner ausfallen!
F.040
Nach VDI 2230, Ausgabe 2003 mit experimentell ermittelten Anhaltswerten Werkstoff-Kurzname EN-Bezeichnung
Werkstoff-Nr.
Zugfestigkeit Rm min
Grenzflächenpressung1) 4)
[N/mm2]
PG [N/mm2]
USt 37-2 (S235 JRG1) St 50-2 (E295) St 52-3U (S355 JO) Cq 45 34 CrMo 4 34 CrNiMo 6 38 MnSi-VS 5-BY 16 MnCr 5 X5 CrNi 18 12 X5 CrNiMo 17 12 2 X5 NiCrTi 26 15 NiCr20TiAl GG-25 (GJL-250) GGG-40 (GJS-400) GGG-50 (GJS-500) GGG-60 (GJS-600) AlMgSi 1 F31 (AW-6082)
1.0036 1.0050 1.0553 1.1192 1.7720 1.6582 1.5231 1.7131 1.4303 1.4401 1.4980 2.4952 0.6020 0.7040 0.7050 0.7060 3.2315.62
340 470 510 700 1 000 1 200 900 1 000 500 510 960 1 000 250 400 500 600 290
490 710 760 6302) 8702) 1 0802) 8102) 9002) 630 4602) 8602) 700 8502) 3) 6002) 3) 7502) 3) 9002) 3) 2602)
AlMgSi 1 F28 AlMg4.5Mn F27 (AW-5083)
3.2315.61 3.3547.08
260 260
2302) 2302)
AlZnMgCu 1.5 (AW-7075)
3.4365.71
540
4102)
GK-AlSi9Cu3 GD-AlSi9Cu3 GK-AlSi7Mg wa AZ 91 TiAl6V4
3.2163.02 3.2163.05 3.2371.62 (3.5812) 3.7165.10
180 240 250 310 890
2202) 2902) 3802) 2802) 8902)
Infolge Verfestigungsvorgängen, Stützwirkungen oder anisotropem Werkstoffverhalten kann oftmals ein deutlich höherer Pressungswert zugelassen werden als die Druckfliessgrenze des jeweiligen Werkstoffs. Die deutlich höheren Grenzflächenpressungen stützen sich auf Praxiserfahrungen und sind für den jeweiligen Anwendungsfall spezifisch zu überprüfen. 2) Die Zahlenwerte sind noch nicht nach den neuen Ergebnissen aus Forschung & Praxis (TU Darmstadt) überprüft. 3) Ermittlung der Grenzflächenpressung unter einaxialer kontinuierlicher Beanspruchung bei Raumtemperatur. 1)
www.bossard.com
© Bossard, F-de-2017.01
Die Grenzflächenpressung darf beim Anziehen der Schraube oder der Mutter in der Auflagefläche nicht überschritten werden, da sich die Schraubenverbindung sonst durch Setzerscheinungen lockern kann.
Auslegung, Konstruktion, Montage Flächenpressung
Richtwerte für Oberflächenzustand im Bereich der Kontaktflächen Rauheit, Form- und Lagetoleranz
Vergleichstabelle der möglichen OberflächenrauheitsSymbole, Klassen und Werte Rz nach DIN 4768
Gewinde
(ISO 4288, geometrische Produktspezifikation: Regeln und Verfahren für die Beurteilung der Oberflächenbeschaffenheit)
M4
empf. minimaler Randab6 stand c [mm]
maximale Abweichung von der Rechtwinkeligkeit z [mm]
maximale Rauheit Ra x [µm]
M5
M6
M8
M10 M12 M16 M20
7,5
9
12
15
18
24
30
Bezeichnung
max. Rz-Wert (≅ Rt) max. Ra-Wert Rauheitsklassen alte Symbole
0,04 0,08 0,08 0,09 0,11 0,13 0,17 0,21 3,2
3,2
3,2
3,2
3,2
3,2
3,2
6,3
Messbereich 40 6,3 N9
25 3,2 N8
25 2 N8
16 1,6 N7
10 1,6 N7
Einheit µm µm – –
Flächenpressung unter dem Kopf einer S echskantschraube
nach DIN 931/933 (ISO 4014/4017) mit Regelgewinde GewindeNenn-Ø
Schlüsselweite .
Ø des Telleransatzes Durchgangsbohrung (ISO 273) mittel H13
d
Smax [mm]
dw min [mm]
dh [mm]
Ap [mm2]
As nom [mm2]
Festigkeitsklassen 8.8 10.9
12.9
M4 M5 M6 M8 M10 M10 M12 M12 M14 M14 M16 M18 M20 M22 M22 M24 M27 M30
7 8 10 13 16 (ISO) 17 18 (ISO) 19 21 (ISO) 22 24 27 30 32 (ISO) 34 36 41 46
5,9 6,9 8,9 11,6 14,63 15,6 16,63 17,4 19,64 20,5 22,5 25,3 28,2 30 31,71 33,6 38 42,7
4,5 5,5 6,6 9 11 11 13,5 13,5 15,5 15,5 17,5 20 22 24 24 26 30 33
11,4 13,6 28 42,1 73,1 96,1 74,1 94,6 114,3 141,4 157,1 188,6 244,4 254,5 337,3 355,8 427,3 576,7
8,78 14,2 20,1 36,6 58 58 84,3 84,3 115 115 157 192 245 303 303 353 459 561
385 528 364 442 405 308 580 454 517 418 515 541 532 637 480 528 576 520
665 909 625 761 695 529 999 782 888 718 885 901 888 1 065 803 880 960 865
568 777 532 649 594 452 853 668 759 613 756 769 761 908 685 750 821 740
dh
da
A s nom = π/4 ∙ ((d2 + d3)/2)2 d2 = Flankendurchmesser des Schraubengewindes nach ISO 724 d3 = Kerndurchmesser des Schraubengewindes
d
Die in den Tabellen angegebenen Werte für die Flächenpressung ergeben sich bei einer 90 %-igen Ausnutzung der Schraubendehngrenze Rp 0,2 und µG = 0,12 (Referenz: VDI 2230: 2003)
dw
1)
© Bossard, F-de-2017.01
Auflagefläche Spannungsquerschnitt Flächenpressung unter Kopf1) [N/mm2]
dh > da
www.bossard.com
F.041
T
Auslegung, Konstruktion, Montage Flächenpressung
Flächenpressung unter dem Kopf einer Zylinderschraube mit Innensechskant / Innensechsrund
nach DIN 912 (ISO 4762/14579) mit Regelgewinde GewindeNenn-Ø
Kopf-Ø
d
dK [mm]
dw min [mm]
M4 M5 M6 M8 M10 M12 M14 M16 M18 M20 M22 M24 M27 M30
7 8,5 10 13 16 18 21 24 27 30 33 36 40 45
6,53 8,03 9,38 12,33 15,33 17,23 20,17 23,17 25,87 28,87 31,81 34,81 38,61 43,61
1)
Ø der Auflagefläche Durchgangsbohrung (ISO 273) mittel H13
Auflagefläche
Spannungsquerschnitt
Flächenpressung unter Kopf1) [N/mm2]
dh [mm]
Ap [mm2]
As nom [mm2]
Festigkeitsklassen 8.8 10.9
12.9
4,5 5,5 6,6 9 11 13,5 15,5 17,5 20 22 24 26 30 33
17,6 26,9 34,9 55,8 89,5 90 130,8 181,1 211,5 274,5 342,3 420,8 464 638,4
8,78 14,2 20,1 36,6 58 84,3 115 157 192 245 303 353 459 561
250 268 292 333 331 478 452 447 482 474 473 447 530 470
432 461 502 574 567 822 776 767 804 791 792 744 884 782
370 394 427 489 485 702 663 656 686 678 675 635 756 669
Die in den Tabellen angegebenen Werte für die Flächenpressung ergeben sich bei einer 90 %-igen Ausnutzung der Schraubendehngrenze Rp 0,2 und µG = 0,12 (Referenz: VDI 2230: 2003)
Flächenpressung unter dem Schraubenkopf Für einen gegebenen Bauteilwerkstoff lässt sich die zulässige Flächenpressung nicht genau definieren. Einflüsse aus dem Herstellverfahren, dem Faserverlauf des Werkstoffes, der Oberflächenveredelung sowie Temperaturveränderungen spielen eine ausschlaggebende Rolle. Durch folgende Massnahmen kann die Flächenpressung reduziert werden: – Verwendung von Flanschschrauben und Flanschmuttern. – Angefaste Bohrungen. Praktische Untersuchungen zeigten bis 20 %-ige Erhöhungen der zulässigen Flächenpressung. – Durchgangsloch nach ISO 273 – fein wählen.
Vorteile von Flanschschrauben und Flanschmuttern: – Kleinere Setzbeträge. – Montage-Klemmkraft bleibt in der Verbindung eher erhalten. – Flanschprodukte sind rationeller als grosse Scheiben unter normalen Schrauben und Muttern (weniger Verbindungs- elemente und schnellere Montage). – Flanschschrauben und Muttern ermöglichen grössere, wirt- schaftlichere Lochtoleranzen. – Flanschschrauben haben eine bessere Rüttelsicherheit als normale Schrauben und Muttern.
T
F.042
www.bossard.com
© Bossard, F-de-2017.01
Anwendungsbeispiel
Auslegung, Konstruktion, Montage Flächenpressung
Anleitung für die Anwendung von flachen Scheiben bei Schrauben und Muttern
nach ISO 887
Im Folgenden finden Sie eine Übersicht über geeignete Kombinationen von flachen Scheiben bei Schrauben und Muttern unter Berücksichtigung der Festigkeitsklassen (Härteklassen). Schrauben Festigkeitsklasse
Muttern Festigkeitsklasse
© Bossard, F-de-2017.01
Einsatzgehärtete, gewindefurchende Schrauben Schrauben und Muttern aus nichtrostendem Stahl ≤ 6.8 ≤6 8.8 8 9.8 9 10.9 10 12.9 12
www.bossard.com
Die Randbedingungen wie Bauteilfestigkeit Oberlächenstruktur, Herstellverfahren, Faserverlauf und Betriebstemperaturen sind bei der Auswahl entsprechend zu berücksichtigen.
Scheibenverwendung zulässig Scheiben – Härteklasse und zugeordnete Zugfestigkeit [N/mm2] nach ISO 18265 100 HV 200 HV 300 HV 320 640 965 Flächenpressung, zulässige Richtwerte [N/mm2] 200 – 300 300 – 500 500 – 800
ja – ja nein nein nein nein
ja ja ja ja nein nein nein
ja – ja ja ja ja nein
F.043
T
Auslegung, Konstruktion, Montage Reibung und Reibungszahlen
Zuordnung von Reibungszahlklassen mit Richtwerten zu verschiedenen Werkstoffen, Ober flächen und Schmierzuständen bei Schraubenverbindungen
nach VDI 2230
Die Reibungswerte µG, µK weisen Streuungen auf, da sie von vielen Faktoren abhängig sind, wie z. B. von den Werkstoffpaarungen, der Oberflächengüte (Rautiefen), der Oberflächenbehandlung (u. a. blank, geschwärzt, galvanisch verzinkt, Zink-Lamellen-Überzüge).
Weiterhin sind die Reibungswerte abhängig von der Art der Schmierung (ohne / mit Öl, Molybdändisulfid, Molykote-Paste, Gleitbeschichtung etc.)! Die folgenden Tabellen enthalten Reibungszahlen für Gewinde und Auflageflächen.
Die Tabelle gilt für Raumtemperatur. Reibungszahlklasse
Bereich für
Auswahl typischer Beispiele für:
µG und µK
Werkstoff / Oberflächen
Schmierstoffe
A
0,04 – 0,10
B
0,08 – 0,16
metallisch blank vergütungs-schwarz phosphatiert galvanische Überzüge wie Zn, Zn/Fe, Zn/Ni Zink-Lamellen-Überzüge metallisch blank vergütungs-schwarz phosphatiert galvanische Überzüge wie Zn, Zn/Fe, Zn/Ni Zink-Lamellen-Überzüge Al- und Mg-Legierungen feuerverzinkt organische Beschichtungen
Festschmierstoffe wie MoS2, Graphit, PTFE, PA, PE, Pl in Gleitlacken, als TopCoats oder in Pasten, Wachsschmelzen, Wachsdispersionen
austenitischer Stahl
Festschmierstoffe oder Wachse, Pasten Wachsdispersionen, Pasten
Für eine sichere Montage ist es wichtig, die Reibungsbedingungen genau zu definieren und deren Streuung so eng wie möglich zu halten. Bei grosser Streuung wird die erzielte Vorspannkraft sehr stark schwanken. Die übliche Toleranz des Anziehdrehmomentes hat dagegen nur einen kleinen Einfluss.
ohne ohne
0,9
FM max.
Rp
0,2
Rp
0,2
min
.
min
.
ax .
≥ 0,30
Öl
m
E
ohne
in.
0,20 – 0,35
Anlieferungszustand (leicht geölt)
µ
D
austenitischer Stahl metallisch blank phosphatiert galvanische Überzüge wie Zn, Zn/Fe, Zn/Ni Zink-Lamellen-Überzüge Klebstoff austenitischer Stahl galvanische Überzüge wie Zn, Zn/Fe feuerverzinkt galvanische Überzüge wie Zn/Fe, Zn/Ni austenitischer Stahl Al-, Mg-Legierungen
µm
0,14 – 0,24
MoS2, Graphit, Wachsdispersionen integrierter Festschmierstoff oder Wachsdispersionen
Vorspannkraft FM [kN]
C
Festschmierstoffe wie MoS2, Graphit, PTFE, PA, PE, Pl in Gleitlacken, als Top-Coats oder in Pasten, Wachsschmelzen, Wachsdispersionen, Fette, Öle, Anlieferzustand
MA max.
MA min.
FM min.
T
F.044
www.bossard.com
© Bossard, F-de-2017.01
Anziehdrehmoment MA [Nm]
Auslegung, Konstruktion, Montage Anziehverfahren, Anziehfaktor αA
Näherungswerte für Haftreibungszahlen μT in der Trennfuge
nach VDI 2230 Stoffpaarung
Stahl – Stahl / Stahlguss Stahl – GG GG – GG Bronze – Stahl GG – Bronze Stahl – Kupferlegierung Stahl – Aluminiumlegierung Aluminium – Aluminium
Haftreibungszahl im Zustand trocken 0,1 bis 0,23 0,12 bis 0,24 0,15 bis 0,3 0,12 bis 0,28 0,28 0,07 0,1 bis 0,28 0,21
geschmiert 0,07 bis 0,12 0,06 bis 0,1 0,2 0,18 0,15 bis 0,2 – 0,05 bis 0,18 –
Richtwerte für den Anziehfaktor αA und die resultierenden Montagevorspannkräfte
max. mögliche Montagevorspannkraft FM max αA = min. nötige Montagevorspannkraft FM min Selbst einfache moderne Drehmomentschrauber liefern heute Anziehdrehmomente in sehr engen Toleranzen. Maximale Drehmomentstreuungen im Bereich von ± 2 % sind übliche Angaben der Hersteller. Trotzdem streuen die resultierenden Montagevorspannkräfte in Abhängigkeit vom Anziehfaktor von ± 9 % bis hinauf zu ± 60 %.
in.
µm 0,2
min
.
min
ax
.
.
m
0,2
µ
FM max.
Rp
Rp
FM min. MA max.
αA berücksichtigt somit die Streuung der erzielbaren Montagevorspannkraft zwischen FM max und FM min. Die Auslegung der Schraube wird auf das max. Anziehdrehmoment MA max ausgerichtet, damit die Schraube bei der Montage nicht überbeansprucht wird. Der Anziehfaktor αA ist somit definiert als:
0,9
MA min.
Der Anziehfaktor αA (Montageunsicherheit) berücksichtigt die Fehler beim Abschätzen der Reibungszahlen, das Anziehverfahren, die Gerätetoleranzen sowie die Bedienungsfehler und Ableseungenauigkeiten.
Vorspannkraft FM [kN]
nach VDI 2230:2003
Anziehdrehmoment MA [Nm]
© Bossard, F-de-2017.01
– Anziehverfahren mit Verlängerungsmessung: Hydraulisches Anziehen ist praktisch unabhängig von der Reibung. Ihre αA- Faktoren sind niedrig – Drehmomentgesteuerte Anziehverfahren reagieren auf Reibungseinflüsse. Die αA-Faktoren sind generell höher: Kleinere Streuungen und damit niedrigere αA-Faktoren ergeben sich bei Reibungskoeffizienten, die in praktischen Vorversuchen ermittelt wurden. Das Gleiche gilt für harte Schraubfälle mit kurzen Klemmlängen und für zügige Anziehverfahren. Höhere αA-Faktoren entstehen bei geschätzten Reibungskoeffizienten, bei weichen Schraubfällen sowie bei Anziehverfahren, die nicht zügig verlaufen, wie z. B. bei Schlagschraubern, Impulsschraubern und Handmontagen.
www.bossard.com
F.045
T
Auslegung, Konstruktion, Montage Anziehverfahren, Anziehfaktor αA
Anziehfaktor αA
1,2 bis 1,4
1,2 bis 1,4
1,2 bis 1,6 1,4 bis 1,6
1,6 bis 2,0 (Reibungszahlklasse B) 1,7 bis 2,5 (Reibungszahlklasse A)
2,5 bis 4
T
± 9 % bis ± 17 %
Anziehverfahren
Einstellverfahren
Streckgrenzengesteuertes Anziehen, motorisch oder manuell Drehwinkelgesteuertes Anziehen, motorisch oder manuell
Bemerkungen
Vorgabe des relativen Drehmoment-DrehwinkelKoeffizienten ± 9 % bis ± 17 % Versuchsmässige Bestimmung von Voranziehmoment und Drehwinkel (Stufen) ± 9 % bis ± 23 % Hydraulisches Anziehen Einstellung über Längenbzw. Druckmessung ± 17 % bis ± 23 % Drehmomentgesteuertes Versuchsmässige Anziehen mit Drehmoment- Bestimmung der schlüssel, Signal gebendem Sollanziehmomente am Schlüssel oder Dreh Original-Verschraubungsteil, schrauber mit dynamischer z. B. durch LängungsmesDrehmomentmessung sung der Schraube
Die Vorspannkraftstreuung wird wesentlich bestimmt durch die Streuung der Streckgrenze im verbauten Schraubenlos. Die Schrauben werden hierfür FM min. dimensioniert; eine Auslegung der Schrauben für FM max mit dem Anzieh faktor αA entfällt deshalb für diese Anziehmethoden.
± 43 % bis ± 60 % Anziehen mit Schlag schrauber oder Impulsschrauber
Niedrige Werte – für grosse Zahl von Einstellversuchen (Nachziehdrehmoment) – auf horizontaler Achse der Schraubercharakteristik – für spielfreie Impulsübertragung
Niedrigere Werte für lange Schrauben (lk/d ≥ 5) Höhere Werte für kurze Schrauben (lk/d ≤ 2) Niedrigere Werte Niedrige Werte für grosse Zahl von Einstel– für kleine Drehwinkel, d. h. lungen bzw. Kontrollversurelativ steife Verbindungen chen (z. B. 20) erforderlich; – für relativ geringe Härte geringe Streuung des der Gegenlage1) abgegebenen Momentes – für Gegenlagen, die nicht (z. B. ± 5 %) nötig. zum Fressen neigen z. B. durch Phosphatierung ± 23 % bis ± 33 % Drehmomentgesteuertes Bestimmung des Niedrige Werte oder bei ausreichender Anziehen mit Drehmoment- Sollanziehdrehmomentes für messende DrehmomentSchmierung schlüssel, Signal gebendem durch Schätzen der schlüssel Höhere Werte Schlüssel oder Dreh Reibungszahl (Oberflächen- – gleichmässiges Anziehen – für grosse Drehwinkel, schrauber mit dynamischer und Schmierverhältnisse) – Präzisionsdrehschrauber d. h. relativ nachgiebige ± 26 % bis ± 43 % Drehmomentmessung Höhere Werte Verbindungen sowie signalgebende Feingewinde. oder ausknickende – bei grosser Härte der Drehmomentschlüssel Gegenlage, verbunden mit rauer Oberfläche Einstellen des Schraubers über Nachziehdrehmoment, das aus Sollanziehmoment (für die geschätzte Reibungszahl) und einem Zuschlag gebildet wird
Gegenlage: Verspanntes Teil, dessen Oberfläche mit dem Anziehelement der Verbindung (Schraubenkopf oder Mutter) im Kontakt steht.
F.046
www.bossard.com
© Bossard, F-de-2017.01
1)
Streuung Δ FM/2∙FM mittel
Auslegung, Konstruktion, Montage Vorspannkräfte und Anziehdrehmomente
Umgang mit den Richtwerten
Vorspannkräfte und Anziehdrehmomente Dieses Vorgehen kann die Berechnung nach VDI 2230 nicht ersetzen und entspricht nicht dem Stand der Technik. Es kann aber zumindest einen Schraubenbruch bei der Montage nicht berechneter Schrauben verhindern. Hauptursache für solche Brüche sind niedrigere Reibungszahlen als angenommen.
Da die kurze Schraube M12x40 sich jedoch mit einem kleinen Drehwinkel anziehen lässt und eine relativ steife Verbindung ergibt, kann dieser Wert etwas niedriger gewählt werden.
Schritt 1: Reibungszahl µK = µG Bei Unsicherheit über den genauen Oberflächen- und Schmierzustand von Gewinde und Auflagefläche muss die kleinste in der Praxis (z. B. Erstmontage, Wartung, Reparatur) auftretende Reibungszahl µK = µG aus Tabelle F.044 gewählt werden.
Minimale zu erwartende Montage-Vorspannkraft: FM min = FM max/αA = 41,9 kN/1,8
Beispiel: Wahl für Schraube und Mutter mit Oberflächenzustand galvanisch verzinkt Reibungszahl µK = µG = 0,14 – 0,24, kleinster Wert µK = µG = 0,14 Schritt 2: Montage-Anziehdrehmoment MA max Dieses maximal zulässige Anziehdrehmoment bei einer 90 %-igen Ausnutzung der Streckgrenze (ReL) resp. der 0,2 %-Dehngrenze (Rp0,2) finden Sie in den Tabellen ab Seite F.048. Dies ist das maximale Montage-Anziehdrehmoment bei Verwendung moderner Schrauber mit Drehmomentstreuung von max. 5 %. Beispiel: Sechskantschraube ISO 4017, M12x40, Festigkeitsklasse 8.8, verzinkt. Suchen Sie auf Seite F.049 bei «Gewinde» M12 die Zeile µK = µG = 0,14. Finden Sie in dieser Zeile in der rechten Tabellenhälfte «Maximale Anziehdrehmomente» in Spalte «Festigkeitsklasse 8.8» das max. Montage-Anziehdrehmoment MA max. = 93 Nm Schritt 3: Maximale Montage-Vorspannkraft FM max Mit dem Anziehdrehmoment MA max können Sie in derselben Tabelle auch die resultierende maximale Montage-Vorspannkraft FM max ablesen. Beispiel: Sie finden in der linken Tabellenhälfte in Spalte «Festigkeitsklasse 8.8» und auf der Zeile «M12/0,14» die resultierende maximale Montage-Vorspannkraft FM max = 41,9 kN
Deshalb angenommen αA = 1,8
FM min = 23,3 kN chritt 5: Kontrolle S Kontrolle mit Berechnungen nach VDI 2230 ist Stand der Technik und wird für eine sichere Auslegung empfohlen – Genügt die minimale Montage-Vorspannkraft FM min für die in der Praxis auftretenden Maximalkräfte? – Sind die Flächenpressungen in den Auflageflächen nicht zu hoch? – Wie gross ist die Restklemmkraft unter Betriebsbedingungen? – Wird die Dauerfestigkeit der Schraube im Betriebseinsatz nicht überschritten? Wird das Anziehdrehmoment MA aus irgendwelchen Gründen tiefer angenommen als der Tabellenwert, werden sich auch die Montage-Vorspannkraft FM und die daraus abgeleitete minimale Vorspannkraft FM min um diesen Prozentsatz vermindern! Ob die Verbindungseigenschaften dann noch genügen, muss der Anwender prüfen. Mögliche Gründe für ein solches Vorgehen: – unvorhersehbare tiefere Reibungszahlen als angenommen und damit Risiko für einen Schraubenbruch bei der Montage – eventuelle Verwendung ungenauerer Drehmomentschlüssel als vorgegeben und damit ähnliches Risiko für ein Versagen – Klemmteile, die sich unvorhergesehen deformieren könnten oder Ähnliches. – ungenügende Fachkenntnisse des Montagepersonals 0,9
Rp
0,2
min
.
Schritt 4: Minimale Montage-Vorspannkraft FM min Die minimale Vorspannkraft erhalten Sie aus der maximalen Montage-Vorspannkraft mit Hilfe des Anziehfaktors αA – siehe F.046.
© Bossard, F-de-2017.01
Beispiel: Wird mit einem handelsüblichen modernen Drehmomentschlüssel gleichmässig angezogen und die Reibungszahl geschätzt, muss mit einem Anziehfaktor αA = 1,6 bis 2,0 gerechnet werden – siehe Tabelle auf Seite F.046. Ist der Schlüssel, – wie im Beispiel angenommen – signalgebend, gilt der höhere Wert 2,0.
www.bossard.com
F.047
T
Auslegung, Konstruktion, Montage Vorspannkräfte und Anziehdrehmomente
Richtwerte für metrisches Regelgewinde VDI 2230
Richtwerte Tabellen F.048 und F.049 Die Richtwerte sind etwas höher als in der früheren Version VDI 2230:1986, da unter Beachtung bislang nicht genutzter Reserven die Schraubenfestigkeit durch eine höhere MontageVorspannkraft besser ausgenutzt wird. Nachweisrechnung notwendig! VDI 2230:2003
Anziehdrehmoment Tabellen F.048 und F.049 Mit MA = FM · X kann das Anziehdrehmoment zu jeder anderen Vorspannkraft errechnet werden.
M4
M5
M6
M8
T
F.048
Maximales Anziehdrehmoment MA max [Ncm]
Festigkeitsklassen nach ISO 898/1
Festigkeitsklassen nach ISO 898/1
3.6
4.6
5.6/4.8
6.8
8.8
10.9
12.9
3.6
4.6
5.6/4.8
6.8
8.8
10.9
12.9
176 171 165 292 283 274 485 471 457 726 706 685
235 228 220 390 378 366 647 628 609 968 941 914
294 285 275 487 472 457 809 785 762 1 210 1 177 1 142
470 455 441 779 756 732 1 294 1 257 1 219 1 936 1 883 1 827
627 607 588 1 039 1 008 976 1 725 1 676 1 625 2 582 2 510 2 436
882 854 826 1 461 1 417 1 373 2 426 2 356 2 285 3 631 3 530 3 426
1 058 1 025 992 1 754 1 701 1 647 2 911 2 828 2 742 4 357 4 236 4 111
4,2 4,7 5,2 9 10 11 18 21 23 32 36 40
5,7 6,3 6,9 11,9 13,3 14,7 24 27 30 42 48 53
7,1 7,9 8,7 14,9 16,7 18,4 30 34 38 53 60 66
11,3 12,6 13,9 23,8 26,7 29,4 49 55 60 84 95 105
15,1 16,9 18,5 31,7 35,6 39,2 65 73 81 112 127 141
21,2 23,7 26 44,5 50 55 91 103 113 158 179 198
25,5 28,5 31,2 53,5 60 66 109 123 136 190 214 237
Reibungszahl µK = µG
Maximale Vorspannkraft FM max [kN]
Maximales Anziehdrehmoment MA max [Nm]
3.6
4.6
5.6/4.8
6.8
8.8
10.9
12.9
3.6
4.6
5.6/4.8
6.8
8.8
10.9
12.9
0,08 0,10 0,12 0,14 0,08 0,10 0,12 0,14 0,08 0,10 0,12 0,14 0,08 0,10 0,12 0,14
– 1,26 1,22 1,19 – 2,06 2,00 1,94 – 2,90 2,82 2,74 – 5,3 5,15 5,0
– 1,68 1,63 1,58 – 2,74 2,67 2,59 – 3,87 3,76 3,65 – 7,1 6,9 6,7
– 2,10 2,04 1,98 – 3,43 3,33 3,23 – 4,84 4,71 4,57 – 8,8 8,6 8,3
– 3,36 3,26 3,17 – 5,48 5,33 5,18 – 7,74 7,53 7,31 – 14,2 13,8 13,4
4,6 4,5 4,4 4,3 7,6 7,4 7,2 7,0 10,7 10,4 10,2 9,9 19,5 19,1 18,6 18,1
6,8 6,7 6,5 6,3 11,1 10,8 10,6 10,3 15,7 15,3 14,9 14,5 28,7 28,0 27,3 26,6
8,0 7,8 7,6 7,4 13,0 12,7 12,4 12,0 18,4 17,9 17,5 17,0 33,6 32,8 32,0 31,1
– 0,73 0,82 0,91 – 1,4 1,6 1,8 – 2,5 2,8 3,1 – 6,0 6,8 7,5
– 0,97 1,09 1,21 – 1,9 2,2 2,4 – 3,3 3,7 4,1 – 8,0 9,1 10,1
– 1,21 1,37 1,51 – 2,4 2,7 3,0 – 4,1 4,7 5,2 – 10,0 11,3 12,6
– 1,94 2,19 2,42 – 3,8 4,3 4,8 – 6,6 7,5 8,3 – 16,1 18,2 20,1
2,3 2,6 3,0 3,3 4,4 5,2 5,9 6,5 7,7 9,0 10,1 11,3 18,5 21,6 24,6 27,3
3,3 3,9 4,6 4,8 6,5 7,6 8,6 9,5 11,3 13,2 14,9 16,5 27,2 31,8 36,1 40,1
3,9 4,5 5,1 5,6 7,6 8,9 10,0 11,2 13,2 15,4 17,4 19,3 31,8 37,2 42,2 46,9
Festigkeitsklassen nach ISO 898/1
Festigkeitsklassen nach ISO 898/1
www.bossard.com
0,024 0,028 0,032 0,031 0,035 0,040 0,037 0,044 0,050 0,044 0,051 0,058
0,50 0,58 0,67 0,76 0,58 0,70 0,81 0,93 0,72 0,86 0,99 1,14 0,95 1,13 1,32 1,51 © Bossard, F-de-2017.01
Gewinde
M1,6 0,10 0,12 0,14 M2 0,10 0,12 0,14 M2,5 0,10 0,12 0,14 M3 0,10 0,12 0,14
Maximale Vorspannkraft FM max [N]
Umrech nungsfaktor X
Reibungszahl µK = µG
Umdrehungsfaktor X
Die Tabelle zeigt zulässige Maximalwerte und enthält keine weiteren Sicherheitsfaktoren. Sie setzt die Kenntnis der einschlägigen Richtlinien und Auslegungskriterien voraus.
Gewinde
Angaben in Anlehnung an VDI 2230, Ausgabe 2003: Maximale zulässige Anziehdrehmomente und resultierende maximale Vorspannkräfte für Sechskantschrauben ISO 4014 – 4018, Innensechskantschrauben ISO 4762 und für Schrauben mit analogen Kopffestigkeiten und Kopfauflageflächen der Festigkeitsklassen 3.6 bis 12.9 bei einer 90 %-igen Ausnutzung der Streckgrenze ReL/0,2 %-Dehngrenze Rp0,2. Bohrungen nach ISO 273-mittel.
Auslegung, Konstruktion, Montage
M10
M12
M14
M16
M18
M20
M22
M24
M27
M30
M33
M36
© Bossard, F-de-2017.01
M39
Reibungszahl µK = µG
Maximale Vorspannkraft FM max [kN]
Maximales Anziehdrehmoment MA max [Nm]
3.6
4.6
5.6/4.8
6.8
8.8
10.9
12.9
3.6
4.6
5.6/4.8
6.8
8.8
10.9
12.9
0,08 0,10 0,12 0,14 0,08 0,10 0,12 0,14 0,08 0,10 0,12 0,14 0,08 0,10 0,12 0,14 0,08 0,10 0,12 0,14 0,08 0,10 0,12 0,14 0,08 0,10 0,12 0,14 0,08 0,10 0,12 0,14 0,08 0,10 0,12 0,14 0,08 0,10 0,12 0,14 0,08 0,10 0,12 0,14 0,08 0,10 0,12 0,14 0,08 0,10 0,12 0,14
– 8,4 8,2 8,0 – 12,3 12,0 11,6 – 16,9 16,5 16,0 – 23,2 22,6 22,0 – 28,2 27,5 26,7 – 36,2 35,3 34,3 – 45,1 44,0 42,9 – 52,1 50,8 49,4 – 68,4 66,7 65,0 – 83,2 81,2 79,0 – 103,5 101,0 98,4 – 121,6 118,7 115,6 – 145,9 142,4 138,8
– 11,3 11,0 10,7 – 16,4 16,0 15,5 – 22,5 21,9 21,3 – 30,9 30,1 29,3 – 37,7 36,7 35,7 – 48,3 47,0 45,8 – 60,1 58,7 57,1 – 69,5 67,7 65,9 – 91,2 89,0 86,7 – 111,0 108,3 105,3 – 138,0 134,7 131,2 – 162,1 158,2 154,1 – 194,5 189,9 185,0
– 14,1 13,7 13,3 – 20,5 20,0 19,4 – 28,2 27,4 26,7 – 38,6 37,6 36,6 – 47,1 45,8 44,6 – 60,3 58,8 57,2 – 75,2 73,4 71,4 – 86,9 84,7 82,4 – 114,0 111,2 108,3 – 138,7 135,3 131,7 – 172,5 168,4 164,0 – 202,7 197,8 192,6 – 243,1 237,4 231,3
– 22,5 21,9 21,3 – 32,8 32,0 31,1 – 45,1 43,9 42,7 – 61,8 60,2 58,6 – 75,3 73,4 71,3 – 96,5 94,1 91,6 – 120,3 117,4 114,3 – 139,0 135,5 131,8 – 182,4 178,0 173,3 – 222,0 216,5 210,8 – 276,0 269,4 262,5 – 324,3 316,4 308,1 – 389,0 379,8 370,0
31,0 30,3 29,6 28,8 45,2 44,1 43,0 41,9 62,0 60,6 59,1 57,5 84,7 82,9 80,9 78,8 107 104 102 99 136 134 130 127 170 166 162 158 196 192 188 183 257 252 246 240 313 307 300 292 389 381 373 363 458 448 438 427 548 537 525 512
45,6 44,5 43,4 42,2 66,3 64,8 63,2 61,5 91,0 88,9 86,7 84,4 124,4 121,7 118,8 115,7 152 149 145 141 194 190 186 181 242 237 231 225 280 274 267 260 367 359 351 342 446 437 427 416 554 543 531 517 652 638 623 608 781 765 748 729
53,3 52,1 50,8 49,4 77,6 75,9 74,0 72,0 106,5 104,1 101,5 98,9 145,5 142,4 139,0 135,4 178 174 170 165 227 223 217 212 283 277 271 264 327 320 313 305 429 420 410 400 522 511 499 487 649 635 621 605 763 747 729 711 914 895 875 853
– 12 13,7 15,2 – 20 23 26 – 33 37 41 – 50 57 64 – 70 80 89 – 98 112 125 – 132 151 172 – 170 193 215 – 248 284 318 – 338 386 431 – 456 523 585 – 587 672 752 – 758 870 974
– 16,1 18,3 20,3 – 27 31 34 – 44 50 55 – 67 76 85 – 93 106 118 – 131 150 167 – 176 202 225 – 222 257 287 – 331 379 424 – 450 515 575 – 608 697 780 – 783 897 1 002 – 1 011 1 160 1 299
– 20,1 22,9 25,3 – 34 39 43 – 55 62 69 – 84 96 107 – 117 133 148 – 164 187 209 – 220 252 284 – 280 322 359 – 414 474 530 – 563 644 719 – 760 871 975 – 979 1 121 1 253 – 1 264 1 450 1 624
– 32,3 36,5 40,6 – 55 62 69 – 88 100 111 – 134 153 171 – 187 212 236 – 262 300 334 – 353 403 454 – 450 515 574 – 662 759 848 – 901 1 031 1 151 – 1 216 1 395 1 560 – 1 566 1 793 2 005 – 2 022 2 321 2 598
36 43 48 54 63 73 84 93 100 117 133 148 153 180 206 230 220 259 295 329 308 363 415 464 417 495 567 634 529 625 714 798 772 915 1 050 1 176 1 053 1 246 1 420 1 597 1 415 1 679 1 928 2 161 1 825 2 164 2 482 2 778 2 348 2 791 3 208 3 597
53 63 71 79 92 108 123 137 146 172 195 218 224 264 302 338 314 369 421 469 438 517 592 661 595 704 807 904 754 890 1 017 1 136 1 100 1 304 1 496 1 674 1 500 1 775 2 033 2 274 2 015 2 392 2 747 3 078 2 600 3 082 3 535 3 957 3 345 3 975 4 569 5 123
62 73 83 93 108 126 144 160 171 201 229 255 262 309 354 395 367 432 492 549 513 605 692 773 696 824 945 1 057 882 1 041 1 190 1 329 1 287 1 526 1 750 1 959 1 755 2 077 2 380 2 662 2 358 2 799 3 214 3 601 3 042 3 607 4 136 4 631 3 914 4 652 5 346 5 994
Festigkeitsklassen nach ISO 898/1
www.bossard.com
Festigkeitsklassen nach ISO 898/1
Umrech nungsfaktor X
Gewinde
Vorspannkräfte und Anziehdrehmomente
1,16 1,42 1,65 1,89 1,39 1,65 1,94 2,22 1,60 1,94 2,26 2,58 1,80 2,17 2,54 2,92 2,06 2,48 2,90 3,32 2,26 2,71 3,18 3,65 2,46 2,95 3,46 3,97 2,70 3,25 3,80 4,36 3,00 3,63 4,26 4,89 3,36 4,06 4,76 5,46 3,64 4,41 5,17 5,95 3,99 4,83 5,67 6,51 4,28 5,20 6,11 7,02
F.049
T
Auslegung, Konstruktion, Montage Vorspannkräfte und Anziehdrehmomente
Richtwerte für metrisches Feingewinde VDI 2230 Angaben in Anlehnung an VDI 2230, Ausgabe 2003: Vorspannkräfte / Anziehdrehmomente für Schaftschrauben der Festigkeitsklasse 8.8 bis 12.9 bei einer 90 %-igen Ausnutzung der Dehngrenze Rp 0,2. Gewinde
M8x1
M10x1,25
M12x1,25
M14x1,5
M16x1,5
M18x1,5
M20x1,5
M22x1,5
M24x2
Reibungszahl µK = µG 0,08 0,10 0,12 0,14 0,08 0,10 0,12 0,14 0,08 0,10 0,12 0,14 0,08 0,10 0,12 0,14 0,08 0,10 0,12 0,14 0,08 0,10 0,12 0,14 0,08 0,10 0,12 0,14 0,08 0,10 0,12 0,14 0,08 0,10 0,12 0,14
Die Tabelle berücksichtigt keine Sicherheiten und setzt die Kenntnis der Auslegungskriterien voraus.
Vorspannkraft FM max [kN]
Anziehdrehmoment MA max [Nm]
Festigkeitsklasse nach ISO 898/1
Festigkeitsklasse nach ISO 898/1
8.8
10.9
12.9
8.8
10.9
12.9
21,2 20,7 20,2 19,7 33,1 32,4 31,6 30,8 50,1 49,1 48,0 46,8 67,8 66,4 64,8 63,2 91,4 89,6 87,6 85,5 122 120 117 115 154 151 148 144 189 186 182 178 217 213 209 204
31,1 30,4 29,7 28,9 48,6 47,5 46,4 45,2 73,6 72,1 70,5 68,7 99,5 97,5 95,2 92,9 134,2 131,6 128,7 125,5 174 171 167 163 219 215 211 206 269 264 259 253 310 304 297 290
36,4 35,6 34,7 33,9 56,8 55,6 54,3 52,9 86,2 84,4 82,5 80,4 116,5 114,1 111,4 108,7 157,1 154,0 150,6 146,9 204 200 196 191 257 252 246 241 315 309 303 296 362 355 348 339
19,3 22,8 26,1 29,2 38 44 51 57 66 79 90 101 104 124 142 159 159 189 218 244 237 283 327 368 327 392 454 511 440 529 613 692 557 666 769 865
28,4 33,5 38,3 42,8 55 65 75 83 97 116 133 149 153 182 209 234 233 278 320 359 337 403 465 523 466 558 646 728 627 754 873 985 793 949 1 095 1 232
33,2 39,2 44,9 50,1 65 76 87 98 114 135 155 174 179 213 244 274 273 325 374 420 394 472 544 613 545 653 756 852 734 882 1 022 1 153 928 1 110 1 282 1 442
E rläuterungen zur Reibungszahl µ Seite F.044
Richtwerte für Schraubenbolzen mit Dehnschaft Schraubenbolzen aus Stahl 21 CrMo V 5 7 (DIN 2510 L Blatt 3) Richtwerte für Montage-Vorspannkräfte und Anziehdrehmomente bei 70 % der Mindest-Dehngrenze Rp 0,2 M12
Schaft-Ø μK = μG FM [N] MA [Nm]
8,5 0,10 21 600 38
F.050
M16 8,5 0,12 21 600 44
12 0,10 43 500 98
M20 12 0,12 43 500 115
15 0,10 67 800 190
M24 15 0,12 67 800 220
18 0,10 97 800 320
www.bossard.com
18 0,12 97 800 370
© Bossard, F-de-2017.01
T
Regelgewinde
Auslegung, Konstruktion, Montage Vorspannkräfte und Anziehdrehmomente
Anziehdrehmomente für Schrauben aus Polyamid 6.6 Richtwerte für zweckmässige Anziehdrehmomente für Schrauben aus Polyamid 6.6 bei 20 °C nach Lagerung in Normalklima (relative Luftfeuchte nach DIN 50014) bis zur Einstellung des
Feuchtigkeitsgleichgewichts. Die Vorspannkraft kann wegen Relaxationsvorgängen nachlassen.
Maximales Anziehdrehmoment ΜA max [Nm] Gewinde
M3
M4
M5
M6
M8
M10
M12
M14
M16
Schrauben Muttern
0,1 0,1
0,2 0,25
0,5 0,6
1 1
2 2
3 3,5
4 5
6 7,5
7,5 9
Schrauben aus austenitischen Stählen, INOX A1 / A2 / A4 Vorspannkräfte / Anziehdrehmomente (metrisches Regelgewinde) für Schaftschrauben der Festigkeitsklassen 50/70/80 bei einer 90 %-igen Ausnutzung der Dehngrenze Rp 0,2. Gewinde µK = µG
M1,6
M2
M2,5
M3
M4
M5
M6
M8
M10
M12
M14
M16
0,1 0,2 0,3 0,1 0,2 0,3 0,1 0,2 0,3 0,1 0,2 0,3 0,1 0,2 0,3 0,1 0,2 0,3 0,1 0,2 0,3 0,1 0,2 0,3 0,1 0,2 0,3 0,1 0,2 0,3 0,1 0,2 0,3 0,1 0,2 0,3
Vorspannkraft FM max [kN] Festigkeitsklasse 50
70
80
0,21 0,18 0,15 0,35 0,3 0,25 0,58 0,5 0,42 0,86 0,75 0,64 1,5 1,3 1,1 2,4 2,1 1,8 3,4 3 2,5 6,2 5,4 4,6 9,9 8,6 7,4 14,4 12,6 10,7 19,8 17,3 14,8 27,2 23,7 20,3
0,45 0,39 0,33 0,74 0,64 0,55 1,23 1,06 0,9 1,84 1,6 1,36 3,2 2,76 2,35 5,2 4,51 3,85 7,3 6,4 5,5 13,4 11,6 9,9 21,3 18,5 15,8 31 27 23 42,6 37 31,7 58 51 43,5
0,6 0,5 0,44 1 0,85 0,7 1,64 1,42 1,21 2,5 2,12 1,81 4,2 3,6 3,1 6,9 6 5,1 9,7 8,4 7,2 17,9 15,5 13,3 28,4 24,7 21,1 41,4 36 30,8 56,8 49,5 42,3 77,7 67,9 58,2
Anziehdrehmoment MA max [Nm] Festigkeitsklasse
Die Tabelle berücksichtigt keine Sicherheiten und setzt die Kenntnis der Auslegungskriterien voraus. Gewinde µK = µG
50
70
80
0,05 0,08 0,09 0,11 0,16 0,2 0,22 0,34 0,42 0,37 0,59 0,73 0,86 1,35 1,66 1,6 2,6 3,3 2,9 4,6 5,7 7,1 11,2 13,9 14 22,2 27,6 24 38 47 38 61 76 58 95 119
0,11 0,17 0,2 0,23 0,35 0,43 0,46 0,72 0,89 0,8 1,26 1,56 1,85 2,9 3,6 3,6 5,7 7 6,3 10 12,2 15,2 24,1 30 30 47,7 59,3 51 82 102 82 131 163 126 204 255
0,15 0,22 0,27 0,30 0,46 0,57 0,62 0,97 1,19 1,1 1,7 2,1 2,4 3,8 4,7 4,8 7,6 9,4 8,4 13,2 16,3 20,3 32,1 40 39 63 79 68 109 136 109 175 217 168 272 340
M18
M20
M22
M24
M27
M30
M33
M36
M39
0,1 0,2 0,3 0,1 0,2 0,3 0,1 0,2 0,3 0,1 0,2 0,3 0,1 0,2 0,3 0,1 0,2 0,3 0,1 0,2 0,3 0,1 0,2 0,3 0,1 0,2 0,3
Vorspannkraft FM max [kN] Festigkeitsklasse 50
70
80
33,2 28,9 24,7 42,5 37,1 31,8 52,9 46,3 39,7 61,2 53,5 45,8 80,2 70,3 60,3 97,6 85,5 73,3 121 106 91 143 125 107 171 150 129
71 62 53 91 79,6 68 113 99,3 85,2 131 115 98 – – – – – – – – – – – – – – –
94 82 70 121 106 90 151 132 114 175 153 131 – – – – – – – – – – – – – – –
Anziehdrehmoment MA max [Nm] Festigkeitsklasse 50
70
80
82 131 164 115 187 234 157 257 323 198 322 403 292 478 601 397 648 831 536 880 1 108 690 1 130 1 420 890 1 467 1 848
176 282 352 247 401 501 337 551 692 426 690 863 – – – – – – – – – – – – – – –
235 376 469 330 534 669 450 735 923 568 920 1 151 – – – – – – – – – – – – – – –
Verbindungselemente aus diesen austenitischen Stählen neigen bei der Montage zum Festfressen. Diese Gefahr wird vermindert durch glatte, saubere Gewindeoberflächen (gerollte Gewinde), Schmiermittel, Molykotegleitlackbeschichtung (schwarz), niedrige Tourenzahl des Schraubers, zügiges Anziehen ohne Unterbrechung (Schlagschrauber daher ungünstig).
© Bossard, F-de-2017.01
E rläuterungen zur Reibungszahl µ Seite F.044
www.bossard.com
F.051
T
Auslegung, Konstruktion, Montage Vorspannkräfte und Anziehdrehmomente
Sicherheit in der Verbindungstechnik bedingt die richtige Spezifikation des Schmierzustandes Die Reibungszahl wird vor allem durch die Werkstoffpaarung, die Auflageflächen und deren Schmierzustand beeinflusst. Die Kenntnis der Reibungszahl ist für die Sicherheit in der Montage mit der Beziehung «Moment-Vorspannkraft» eine Voraussetzung.
Für eine prozesssichere Montage ist das Schmieren mit tribologischen Trockenbeschichtungen zu empfehlen Die tribologische Trockenbeschichtung ist eine Systemlösung für mechanisch belastete Befestigungselemente und Bauteile (Schrauben, Muttern, Scheiben). Die Beschichtung ist ein nicht elektrolytisch aufgebrachter, dünnschichtiger Überzug mit integrierten Schmiereigenschaften und einem zusätzlichen Korrosionsschutz.
Korrosionsangriffe im Gewinde oder den Auflageflächen beeinträchtigen das Löseverhalten nach einer bestimmten Betriebsdauer. Unterschiedliche Materialpaarungen, hohe Betriebstemperaturen und Feuchtigkeit verstärken das Festfressen und erschweren die Montage resp. Demontage.
Die Anti-Friction-Coatings sind grifffeste Gleitlacke, die hinsichtlich ihrer Formulierung herkömmlichen Industrielacken gleichen. Bossard ecosyn®-lubric als eine wirtschaftliche Lösung gewährt gleichbleibende Reibungszahlen und ergibt eine zusätzliche Vereinfachung der Montageprozesse.
Verbindungselemente mit Innenantrieben und niedrigen Kopfformen Normbezug ISO 7379
a
Schraubentyp
DIN 6912
DIN 7984
Bossard
Bossard
ISO 14580
ISO 14583
~ISO 14583 ISO 7380-1
~ISO 7380-1
∼010.9 BN 1206 BN 20697 BN 20698 0,22 0,45 0,8 – 1,95 3,8 6,6 16 32 – – – – – –
∼08.8 BN 9524
08.8 BN 4850
08.8 BN 20005
08.8 BN 20228 BN 84405
08.8 BN 6404
0,19 0,4 0,7 – 1,6 3,2 5,4 13 23 – – – – – –
0,25 0,5 0,9 – 2 4 7,2 17 34 – – – – – –
0,25 0,5 0,9 – 2 4 7,2 17 34 – – – – – –
– – 0,9 – 2 4 7,2 – – – – – – – –
010.9 BN 19 BN 13 255 BN 30102 0,27 0,6 0,95 – 2,3 4,6 8 19 38 65 – – – – –
A2 BN 20146
A2-70 BN 15857
A2-70/A4-70 BN 5687 BN 20038
0,14 0,28
0,19 0,37
0,19 0,37
– –
A2-70/A4-70 BN 1593 BN 6971 BN 8699 0,19 – 0,37 –
Stahl
012.9 BN 1359
08.8 BN 15 BN 20737
08.8 BN 16 BN 17
M2 M2,5 M3 M3,5 M4 M5 M6 M8 M10 M12 M14 M16 M20 M22 M24
– – – – – 5,2 9 21,6 43 73 – 180 363 – –
– – 1 – 2,3 4,6 8,1 19,4 38,7 65 105 162 330 – 560
– – 0,9 – 2,1 4 7,2 17,3 34,4 58 – 144 290 – 500
M2 M2,5
M3 M3,5 M4 M5 M6 M8 M10 M12 M14 M16 M20 M22 M24
– –
– – – – – – – – – – – – –
– –
– – 1,5 2,9 5 12 24 40 65 100 200 – 340
R eduzierte Belastbarkeit Seite F.053
F.052
a
A2-70/A4-70 A2-70/A4-70 BN 33001 BN 2844 BN 1350
INOX
T
a
– –
0,6 – 1,3 2,6 4,5 10 21 36 – 90 180 – 310
– –
– – – – – – – – – – – – –
c
0,5 – 1,1 2,2 3,8 9,1 18 – – – – – –
c
0,64 – 1,5 3 5 12 24 – – – – – –
c
0,64 – 1,5 3 5 12 24 – – – – – –
k
– – – – – – – – – – – – –
a
0,64 – 1,5 3 5 12 24 40 – – – – –
c
0,25 0,5 0,9 – 2 4 7,2 17,3 34,5 58 – – – – –
– – – – – – – – – – – – –
Randbedingungen prüfen Die Schrauben sind nicht für die Übertragung hoher Betriebskräfte geeignet. Die Innen- und Aussenantriebe dieser Schrauben erlauben nur reduzierte Anziehdrehmomente. www.bossard.com
© Bossard, F-de-2017.01
Richtwerte für reduzierte Anziehdrehmomente MA [Nm]
Auslegung, Konstruktion, Montage Vorspannkräfte und Anziehdrehmomente
Reduzierte Belastbarkeit Schrauben nach vorliegender Spezifikation unterliegen wegen ihrer Kopfgeometrie und / oder Antriebsform einer reduzierten Belastbarkeit nach ISO 898-1, das heisst reduzierte Anziehdrehmomente sind zu berücksichtigen. Die angegebenen Anziehdrehmomente können bedingt durch die Wahl des Innenantriebs nicht immer prozesssicher aufgebracht werden – speziell konische Bits können hilfreich sein. Richtwerte für reduzierte Anziehdrehmomente MA [Nm] Norm
Schraubentyp
Bossard
Bossard
ecosyn®-
∼ISO7380-2 ∼ISO7380-2 fix
c
a
c
ecosyn®fix
f
SN 213307
ISO 14583
f
c
SHEETtracs® DIN 7991
c
a
DIN 7991
a
ISO 14581
c
ecosyn®fix
DIN/ISO
a c DIN 913/ISO 4026 DIN 34827 FL DIN 914/ISO 4027 DIN 915/ISO 4028 DIN 916/ISO 4029 DIN 34827 CP
Stahl
M2,5 M3 M4 M5 M6 M8 M10 M12 M14 M16 M18 M20 M22 M24
– 1 2,5 5 8 20 40 66 – – – – – –
INOX
A2 BN 2058
M2,5 M3 M4 M5 M6 M8 M10 M12 M14 M16 M18 M20 M22 M24
– 0,64 1,5 3,0 5,0 12,0 – – – – – – – –
1)
© Bossard, F-de-2017.01
08.8 BN 20367
∼010.9 BN 11252 30104 – 1 2,5 5 8 20 40 66 – – – – – –
4.8 BN 5128
4.8 BN 4825
0,4 0,7 1,6 3,2 5,4 – – – – – – – – –
0,3 0,5 1,2 2,4 4 – – – – – – – – –
0,3 0,5 1,2 2,4 4 – – – – – – – – –
BN 5952
BN 2845
0,4 0,8 1,6 3,2 6 – – – – – – – – –
0,4 0,8 1,6 3,2 6 – – – – – – – – –
A2 BN 10649 – – – – – – – – – – – – – –
0,5 0,8 1,8 3,6 6,3 – – – – – – – – –
4.8 BN 380 381
4.8 BN 30503 – 0,7 1,6 3,2 5,4 – – – – – – – – –
– – – – – – – – – – – – – –
BN 20191 – 1,3 3 6,5 11 – – – – – – – – –
– – – – – – – – – – – – – –
08.8 BN 30105 0,5 0,9 2 4 7,2 17 35 58 93 144 – – – –
– – – – – – – – – – – – – –
010.9 BN 20 21 1422
08.8 BN 4851
0,55 0,95 2,3 4,6 7,9 19 38 65 100 158 220 310 420 530
0,5 0,9 2 4 7,2 17 35 58 93 144 205 290 400 500
A2/A4 BN 616 4719 0,23 0,4 0,9 1,8 3,1 7,6 15 25 40 63 85 120 160 200
BN 3803 20039 0,23 0,4 0,9 1,8 3,1 7,6 15 25 40 63 85 120 160 200
4.8 BN 5950 – 0,5 1,2 2,4 4,1 10 20 34 – – – – – – A2 BN 5951 – 0,8 1,8 3,6 6,3 15,2 30 51 – – – – – –
45 H1) Diverse
– 0,5 1,5 3 5 12 24 40 60 100 120 180 210 310 A2/A4 Diverse – 0,2 0,7 1,5 2,5 6 12 20 30 50 90 105 150 –
Festigkeitsklasse und mechanische Eigenschaften nach ISO 898, Teil 5 gelten für nicht zugbeanspruchte Gewindestifte.
www.bossard.com
F.053
T
Auslegung, Konstruktion, Montage Vorspannkräfte und Anziehdrehmomente
Flanschschrauben und Muttern mit Flansch Anziehdrehmomente MA [Nm] und erzielbare Vorspannkräfte FM [kN] für VERBUS RIPP®-Schrauben / Muttern und INBUS RIPP®Schrauben bei einer 90 %-igen Ausnutzung der Dehngrenze Rp 0,2 Unterkopf mit Rippen
Gegenwerkstoff
Reibungszahl ~μG
Richtwerte Anziehdrehmomente MA [Nm] M5
M6
M8
M10
M12
M14
M16
Bezeichnung Festigkeitsklasse
Stahl Rm ≥ 800 N/mm2
0,13 bis 0,16
10
18
37
80
120
215
310
Stahl Rm < 800 N/mm2
0,12 bis 0,18
11
19
42
85
130
230
330
Grauguss Rm ~150 bis 450 N/mm2
0,125 bis 0,16
9
16
35
75
115
200
300
Aluminium-Legierung weich, nicht ausgehärtet
0,14 bis 0,2
16
28
65
120
190
320
450
0,13 bis 0,18
14
25
55
100
160
275
400
74
102
VERBUS RIPP® BN 2797, BN 9727 Festigkeitsklasse 100
BN 2798, BN 14527 Festigkeitsklasse 10
INBUS RIPP® BN 3873 Festigkeitsklasse 100
Aluminium-Legierung hart, ausgehärtet
~Vorspannkraft FM [kN]
1)
9
12,6
23,2
37
54
Stahl Rm ≥ 800 N/mm2
0,13 bis 0,16
11
20
42
85
140
0,12 bis 0,18
13
24
45
90
150
Grauguss Rm ~150 bis 450 N/mm2
0,125 bis 0,16
10
19
39
80
120
37
54
Stahl Rm < 800 N/mm2
~Vorspannkraft FM [kN]1) 9
12,6
23,2
Anziehdrehmomente MA [Nm] und erzielbare Vorspannkräfte FM [kN] für VERBUS TENSILOCK®-Schrauben / Muttern bei einer 90 %-igen Ausnutzung der Dehngrenze Rp 0,2 Unterkopf AussenkantenVerzahnung
Gegenwerkstoff
Reibungszahl ~μG
Richtwerte Anziehdrehmomente MA [Nm] M5
M6
M8
M10
M12
M14
M16
Bezeichnung Festigkeitsklasse
Stahl Rm ~500 bis 900 N/mm2
0,14 bis 0,18
9,5
16,5
40
79
137
218
338
0,12 bis 0,18
7,6
13,2
31,8
63
108
172
264
Aluminium-Legierung weich, nicht ausgehärtet
0,16 bis 0,24
10,5
18,2
44
87
150
240
372
VERBUS TENSILOCK® BN 73 Festigkeitsklasse 90
Grauguss Rm ~500 bis 900 N/mm2
~Vorspannkraft FM [kN]1) 6,35
9
16,5
26,6
38,3
52,5
73
BN 190, BN 30312, BN 20230, BN 80014 Festigkeitsklasse 8
Sechskant-Sperrzahnschrauben BN 20170, BN 20226, BN 80007 Festigkeitsklasse 8.8
Stahl Rm ~500 bis 900 N/mm2
0,12 bis 0,18
6,5
11,3
27,3
54
93
148
230
0,12 bis 0,16
5,9
10,1
24,6
48
84
133
206
Aluminium-Legierung weich, nicht ausgehärtet
0,14 bis 0,2
7,8
13,6
32,7
65
112
178
276
28,8
41,9
57,5
78,8
Grauguss Rm ~500 bis 900 N/mm2
~Vorspannkraft FM [kN]
1)
7
18,1
Richtwerte mit blanken Verbindungselementen für erreichbare Vorspannungen FM [kN] für Stahl-Gegenlage mit Zugfestigkeit ≤ 800 N/mm2
Montage Richtwerte für erreichbare Vorspannkräfte sind in der Praxis zu überprüfen.
T
F.054
www.bossard.com
© Bossard, F-de-2017.01
1)
9,9
Auslegung, Konstruktion, Montage Vorspannkräfte und Anziehdrehmomente
Drehmoment-Richtwerte für NORD-LOCK®-Keilsicherungsscheibenpaar Die Richtwerte für Anziehdrehmomente basieren auf Labortests und sind für die jeweilige Anwendung zu prüfen und frei zu geben. Unter besonderen Praxisbedingungen können auch kleinere Reibwerte erreicht werden!
η = Vorspannungsgrad (prozentuale Ausnutzung der Dehn grenze des Schraubenwerkstoffes) μg = Gewindereibungskoeffizient μs = Reibungskoeffizient Sicherungsscheibe
NORD-LOCK®-Scheiben mit Zinklamellenbeschichtung, gepaart mit Schraube 8.8, verzinkt, blau passiviert
w NL3 NL4 NL5 NL6 NL8 NL10 NL12 NL14 NL16 NL18 NL20 NL22 NL24 NL27 NL30 NL33 NL36 NL39 NL42
M3 M4 M5 M6 M8 M10 M12 M14 M16 M18 M20 M22 M24 M27 M30 M33 M36 M39 M42
Gewindesteigung
geölter Zustand
Graphit-Paste
trocken
η 0,75 μg 0,10 μs 0,16
η 0,75 μg 0,08 μs 0,15
η 0,62 μg 0,15 μs 0,18
Drehmoment
Vorspannkraft
Drehmoment
Vorspannkraft
Drehmoment
Vorspannkraft
[mm]
[Nm]
[kN]
[Nm]
[kN]
[Nm]
[kN]
0,5 0,7 0,8 1 1,25 1,5 1,75 2 2 2,5 2,5 2,5 3 3 3,5 3,5 4 4 4,5
1,3 3,1 6 10,5 25 49 85 135 205 288 402 548 693 1 010 1 379 1 855 2 394 3 087 3 820
2,4 4,2 6,8 9,7 18 28 40 55 75 92 118 146 169 221 269 333 392 468 538
1,2 2,8 5,4 9,5 23 45 77 122 185 260 363 494 625 910 1 243 1 669 2 156 2 777 3 439
2,4 4,2 6,8 9,7 18 28 40 55 75 92 118 146 169 221 269 333 392 468 538
1,3 3,1 6 10,2 25 50 85 136 208 291 408 557 703 1 028 1 401 1 889 2 436 3 145 3 890
2 3,5 5,6 8 15 23 33 46 62 76 97 120 140 182 222 275 324 387 445
NORD-LOCK®-Scheiben mit Zinklamellenbeschichtung, gepaart mit Schraube 10.9, unbeschichtet
© Bossard, F-de-2017.01
w NL3 NL4 NL5 NL6 NL8 NL10 NL12 NL14 NL16 NL18 NL20 NL22 NL24 NL27 NL30 NL33 NL36 NL39 NL42
M3 M4 M5 M6 M8 M10 M12 M14 M16 M18 M20 M22 M24 M27 M30 M33 M36 M39 M42
Gewindesteigung
geölter Zustand
Graphit-Paste
η 0,71 μg 0,13 μs 0,14
[mm]
Drehmoment
Vorspannkraft
η 0,75 μg 0,08 μs 0,13
Drehmoment
Vorspannkraft
[Nm]
[kN]
[Nm]
[kN]
0,5 0,7 0,8 1 1,25 1,5 1,75 2 2 2,5 2,5 2,5 3 3 3,5 3,5 4 4 4,5
1,8 4,1 8,1 14,1 34 67 115 183 279 391 547 745 942 1 375 1 875 2 526 3 259 4 203 5 202
3,2 5,6 9,1 12,9 23 37 54 74 100 123 157 194 225 294 358 443 522 624 716
1,6 3,6 7 12,3 30 58 99 158 240 337 470 639 809 1 176 1 608 2 157 2 788 3 588 4 445
3,4 5,9 9,6 13,6 25 39 57 78 106 130 165 205 238 310 378 468 551 659 757
www.bossard.com
F.055
T
Auslegung, Konstruktion, Montage Vorspannkräfte und Anziehdrehmomente
NORD-LOCK®-Scheiben mit Zinklamellenbeschichtung, gepaart mit Schraube 12.9, unbeschichtet
w NL3 NL4 NL5 NL6 NL8 NL10 NL12 NL14 NL16 NL18 NL20 NL22 NL24 NL27 NL30 NL33 NL36 NL39 NL42
M3 M4 M5 M6 M8 M10 M12 M14 M16 M18 M20 M22 M24 M27 M30 M33 M36 M39 M42
Gewindesteigung
geölter Zustand
Graphit-Paste
η 0,71 μg 0,13 μs 0,12
η 0,75 μg 0,08 μs 0,11
Drehmoment
Vorspannkraft
Drehmoment
Vorspannkraft
[mm]
[Nm]
[kN]
[Nm]
[kN]
0,5 0,7 0,8 1 1,25 1,5 1,75 2 2 2,5 2,5 2,5 3 3 3,5 3,5 4 4 4,5
2 4,6 9,1 15,8 38 75 128 204 311 437 610 831 1 052 1 533 2 091 2 815 3 633 4 683 5 799
3,9 6,7 10,9 15,4 28 44 65 89 120 148 188 233 270 352 430 532 626 748 860
1,7 4 7,7 13,5 32 64 109 174 263 370 515 699 887 1 288 1 761 2 362 3 053 3 925 4 866
4,1 7,1 11,5 16,3 30 47 68 94 127 156 198 246 286 372 454 562 662 790 908
w NL3ss NL4ss NL5ss NL6ss NL8ss NL10ss NL12ss NL14ss NL16ss NL18ss NL20ss NL22ss NL24ss NL27ss NL30ss NL36ss
T
F.056
M3 M4 M5 M6 M8 M10 M12 M14 M16 M18 M20 M22 M24 M27 M30 M36
Gewindesteigung
A4-70, Graphit-Paste
A4-80, Graphit-Paste
η 0,65 μg 0,14 μs 0,15
η 0,65 μg 0,14 μs 0,15
Drehmoment
Vorspannkraft
Drehmoment
Vorspannkraft
[mm]
[Nm]
[kN]
[Nm]
[kN]
0,5 0,7 0,8 1 1,25 1,5 1,75 2 2 2,5 2,5 2,5 3 3 3,5 4
0,9 2 3,9 6,9 17 33 56 89 136 191 267 364 460 671 915 1 591
1,5 2,6 4,1 5,9 11 17 25 34 46 56 72 89 103 134 164 239
1,2 2,7 5,3 9,2 22 43 75 119 181 254 356 485 613 895 1 220 2 121
2 3,4 5,5 7,8 14 23 33 45 61 75 95 118 137 179 219 319
www.bossard.com
© Bossard, F-de-2017.01
NORD-LOCK®-Scheiben in Edelstahl mit INOX-Schraube, geschmiert mit Graphit-Paste
Auslegung, Konstruktion, Montage Vorspannkräfte und Anziehdrehmomente
Hochfeste Schrauben für den Stahlbau Mit der in Kraft getretenen Bauproduktenverordnung 305/2011 ist für spezifizierte Bauprodukte neu eine Leistungserklärung für die CE-Kennzeichnung erforderlich. Die Verordnung (BauPVO) ersetzt damit die bisherige Bauproduktenrichtlinie (Richtlinie 89/106/EWG). DIN 18800-7 für die Ausführung von tragenden Bauteilen aus Stahl und Regeln zur Herstellerqualifikation wird durch die EN 1090 ersetzt. EN 1090 legt die Anforderungen an den Konformitätsnachweis von Stahlbauwerken fest, die als Bauprodukte in Verkehr gebracht werden.
elemente in einem Bauwerk verwendet werden, um dauerhaft dort zu verbleiben und die Grundanforderungen an Bauwerke massgebend mit beeinflussen. Verbindungselemente mit konkreten Anforderungen aus der Bautechnik müssen bereits bei der Anfrage / Bestellung mit entsprechender Spezifikation den Bezug zur jeweiligen harmonisierten Norm oder der Leistungserklärung enthalten. Festigkeitsklassen von Schrauben und Muttern und gegebenenfalls Oberflächenbehandlungszustände müssen zusammen mit allen notwendigen Auswahlmöglichkeiten festgelegt werden, die durch die Produktnorm zugelassen sind.
Die Einzelanforderungen an Verbindungselemente regeln die harmonisierten Normen EN 15048 und EN 14399-ff für den Stahlbau resp. Metallbau. Ausdrücklich hervorzuheben ist, dass die CE-Kennzeichnung nur dann verpflichtend zu berücksichtigen ist, wenn die Verbindungs-
Die Eurocodes sind als europäisches Standardwerk in Bezug auf die Konstruktion von Gebäuden und anderen Ingenieurbauten festgelegt. Für die Bemessung von Stahlbauten gilt die EN 1993.
Kategorien von Schraubenverbindungen nach EN 1993-1-8 Scherverbindungen Kat. A Kat. B Kat. C
Zugverbindungen
Scher- / Lochleibungsverbindung Gleitfeste Verbindung im Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit Gleitfeste Verbindung im Grenzzustand der Tragfähigkeit
Vorspannung nach Norm nicht gefordert Vorspannung erforderlich
Kat. D
Nicht vorgespannt
Kat. E
Vorgespannt
Vorspannung nach Norm nicht gefordert Vorspannung erforderlich
Vorspannung erforderlich
Zusammenstellung von hochfesten Garnituren für Schraubenverbindungen im Metallbau nach EN 14399 Art der Garnitur für Schraubverbindungen
System HR
Eignung zum Vorspannen
EN 14399-2 und, falls erforderlich, zusätzliche in der Produktnorm festgelegte Prüfungen
Allgemeine Anforderungen
Kennzeichnung
Schraube und Mutter Mutter
EN 14399-3
HR8.8 HR8 oder HR10
HR10.9 HR10
EN 14399-7
HR8.8 HR8 oder HR10
HR10.9 HR10
EN 14399-4
HV10.9 HV10
EN 14399-51) oder EN 14399-6
EN 14399-6
Kennzeichnung
H oder HR2)
H oder HR2)
H oder HV2)
Direkter Kraftanzeiger und gegebenenfalls mutterseitige oder schraubenkopfseitige Scheibe Direkter Kraftanzeiger
EN 14399-9
EN 14399-9
EN 14399-9
Kennzeichnung
EN 14399-51) oder EN 14399-6
2) 3)
Mutterseitige Scheibe Schraubenkopfseitige Scheibe
System HRC
EN 14399-1
Scheibe(n)
1)
© Bossard, F-de-2017.01
Schraube
System HV
H8
HN HB
H10
H8
HN
H10
Nicht zutreffend
EN 14399-8
HVP10.9
EN 14399-10
HRC10.9 HR10
HRD10
EN 14399-6
EN 14399-51) oder EN 14399-6 H oder HR2) H oder HR2) oder HD3) Nicht zutreffend
H10 HN HB
Scheiben nach EN 14399-5 können nur unter der Mutter verwendet werden. Nach Wahl des Herstellers. Verpflichtende Kennzeichnung nur für Scheiben mit vergrössertem Aussendurchmesser nach EN 14399-5.
www.bossard.com
F.057
T
Auslegung, Konstruktion, Montage Vorspannkräfte und Anziehdrehmomente
Normbeziehung DIN/EN Norm
Inhalt
Abmessung
Festigkeit
Ersetzt durch
DIN 6914 DIN 6915 DIN 6916 DIN 6917 DIN 6918 DIN 7999
HV-Schrauben HV-Muttern HV-Scheiben rund Scheiben vierkant, keilförmig (für I-Profile) Scheiben vierkant, keilförmig (für U-Profile) HV-Passschrauben
M12 – M36 M12 – M36 13 – 37 13 – 37 13 – 37 M12 – M30
10.9 10 295 – 350 HV 295 – 350 HV 295 – 350 HV 10.9
EN 14399-4 EN 14399-4 EN 14399-6 bleiben bestehen bleiben bestehen EN 14399-8
Klemmlänge mit Gewindefreigängigkeit und Gewindeüberstand In der EN 14399-4 wird die Klemmlänge zwischen der Auflage fläche des Schraubenkopfes und der Mutter gemessen. Der Abstand zwischen den Unterlagen wird neu als Paketdicke bezeichnet. Bei nicht planmässig vorgespannten Schrauben muss mindestens ein vollständiger Gewindegang (zusätzlich zum Gewindeauslauf und möglicher Unterlage) zwischen der Auflage fläche der Mutter und dem gewindefreien Teil des Schraubenschaftes sein. Bei planmässig vorgespannten Schrauben nach EN 14399-3, EN 14399-7 und EN 14399-10 müssen mindestens vier vollständige Gewindegänge (zusätzlich zum Gewindeauslauf und möglicher Unterlage) zwischen der Auflagefläche der Mutter und dem gewindefreien Teil des Schraubenschaftes sein.
Klemmlänge
Anziehverfahren Garnituren für nicht planmässig vorgespannte Schraubenverbindungen Garnituren für nicht planmässig vorgespannte Schrauben verbindungen aus unlegierten Stählen, legierten Stählen und austenitischen, nichtrostenden Stählen müssen EN 15048-1 entsprechen. Garnituren nach EN 14399-1 dürfen auch für nicht planmässig vorgespannte Schraubenverbindungen eingesetzt werden. Garnituren für planmässig vorgespannte Schrauben verbindungen Hochfeste planmässig vorgespannte Schraubenverbindungen umfassen die Systeme HR, HV und HRC. Sie müssen den Anforderungen von EN 14399-1 und der zutreffenden Europäischen Norm entsprechen. Schrauben aus nichtrostendem Stahl dürfen nicht in planmässig vorgespannten Anwendungen eingesetzt werden, sofern nichts anderes festgelegt wird. Wenn sie eingesetzt werden, dann müssen sie als besondere Verbindungsmittel behandelt werden. Sofern nichts anderes festgelegt wird, ist für den Nennwert der Mindestvorspannkraft Fp,C anzusetzen: Fp,C = 0,7 x fub x As, wobei fub die Nennfestigkeit des Schrauben werkstoffs und As die Spannungsquerschnittsfläche der Schraube ist.
Paketdicke Gewindefreigängigkeit
Gewindeüberstand >1x Gewindegang
Anziehverfahren für k-Klassen Anziehverfahren
Vorspannung
k-Klassen
Drehmomentverfahren
Fp,C
K2
Modifiziertes Vorspannverfahren
Fp,C*
K1
Kombiniertes Vorspannverfahren
Fp,C
K1 (oder K2)
T
F.058
www.bossard.com
© Bossard, F-de-2017.01
Für die angelieferten HV-Garnituren werden sogenannte k-Klassen definiert, welche eine indirekte Angabe des vorliegenden Reibwertzustandes der Garnitur darstellt. Die Klasse K1 z.B. spezifiziert somit den Schmierzustand der Mutter als entscheidendes Element einer Garnitur, damit die Mindestvorspannkräfte prozesssicher erreicht werden. Die k-Klassen und ggf. auch die Anziehdrehmomente für das modifizierte Vorspannverfahren nach EN 1993-1-8/NA für Fp,C* sind auf der Verpackung angegeben. Alle Elemente einer HV-Garnitur sind somit aus beliebigen Fertigungslosen eines Herstellers uneingeschränkt kombinierbar und werden separat gepackt angeliefert. Die entsprechenden Anziehdrehmomente und Vorspannkräfte sind in EN 1993-1-8/NA enthalten.
Auslegung, Konstruktion, Montage Vorspannkräfte und Anziehdrehmomente
Drehmomentverfahren Die Schrauben müssen mit einem Anziehgerät angezogen werden, das einen geeigneten Arbeitsbereich bietet. Handbetriebene oder automatische Drehschrauber können verwendet werden. Schlagschrauber dürfen nur für den ersten Anziehschritt für jede Schraube eingesetzt werden. Der Anziehvorgang mit dem Drehmomentverfahren besteht mindestens aus den beiden folgenden Schritten:
Kombiniertes Vorspannverfahren mit Voranziehdrehmomenten und Weiterdrehwinkel für die Festigkeitsklasse 10.9 nach EN 1090 Die Vorspanndrehmomente und Weiterdrehwinkel sind nach gewähltem Verfahren zu unterscheiden. Beim kombinierten Vorspannverfahren für HV-Garnituren 10.9 und der k-Klasse K1 nach EN 1090-2 zur Erreichung der Regelvorspannkraft Fp,C wird im ersten Schritt ein Anziehdrehmoment von ca. = 0.75 x Mr,1 aufgebracht (Mr,1 = 0.13 x d x Fp,C).
1. Anziehschritt: Der Drehschrauber wird auf ein Anziehmoment von etwa 0,75 Mr,i eingestellt, wobei Mr,i = Mr,2 oder Mr,test entspricht. Dieser erste Anziehschritt muss für alle Schrauben in einer Verbindung vollständig durchgeführt sein, bevor mit dem zweiten Anziehschritt begonnen wird; 2. Anziehschritt: Der Drehschrauber wird auf ein Anziehmoment von 1,10 Mr,i eingestellt, wobei Mr,i = Mr,2 oder Mr,test entspricht.
Beim modifizierten kombinierten Vorspannverfahren für HV-Garnituren 10.9 nach EN 1093-1-8/NA zur Aufbringung der modifizierten Vorspannkraft Fp,C* wird mittels Drehmomentverfahren ein Voranziehdrehmoment aufgebracht. Bei tieferen planmässigen Vorspannkräften als in der Tabelle aufgeführt ist das beschriebene Vorgehen nicht zulässig.
Anmerkung: Anstelle der genauen Berechnungsformel (1 + 1,65 Vk) mit Vk = 0,06 für k-Klasse K2 kann gleichwertig auch der Faktor 1,10 zusammen mit Mr,2 angewandt werden.
Dieser erste Schritt muss für alle Schrauben in einer Verbindung vollständig durchgeführt werden, bevor mit dem zweiten Anziehschritt nach Vorgaben mit Weiterdrehwinkel begonnen wird.
Schraubendruchmesser in mm EN 1090-2
DIN EN 1993-1-8/NA (DIN 18800-7)
Regelvorspannkraft Fp,C in kN Referenzdrehmoment (k-Klasse K1) Mr,1 in Nm Voranziehmoment in Nm Modifizierte Vorspannkraft Fp,C* in kN Referenzdrehmoment (k-Klasse K1) MA in Nm Voranziehmoment in Nm
12
16
20
22
24
27
30
36
59 92 69 50 100 75
110 229 172 100 250 190
172 447 335 160 450 340
212 606 455 190 650 490
247 771 578 220 800 600
321 1 127 845 290 1 250 940
393 1 533 1 150 350 1 650 1 240
572 2 677 2 008 510 2 800 2 100
Erforderlicher Weiterdrehwinkel resp. Drehung für das kombinierte Vorspannverfahren an Garnituren der Festigkeitsklasse 10.9 Gesamtnenndicke «t» der zu verbindenden Teile (einschliesslich aller Futterbleche und Scheiben) d = Schraubendurchmesser
t 5 ∙ d) Dehnschrauben Dehnhülsen
Verbindungselemente mit Flansch
Spezialscheiben mit Härte 200 HV
T
FQ
F.060
Hohe Elastizität Minimale Vorspannkraftverluste durch Setzen Höhere Dauerhaltbarkeit
Grössere Auflagefläche verhindertdas Überschreiten der zulässigenGrenzflächenpressung Grössere Toleranz für Bohrloch-Ø leiche Vorteile wie oben G Einsatz bis Festigkeitsklasse 8.8
Rippen-Schrauben oder RippenScheiben
Rollierender Effekt führt zur Verdichtung der Oberfläche mit Einbetten der Rillen
www.bossard.com
© Bossard, F-de-2017.01
fSM
Auslegung, Konstruktion, Montage Sichern von Schraubenverbindungen
Zusammenstellung zusätzlicher Sicherungsmöglichkeiten gegen das Lockern oder Losdrehen von Schraubenverbindungen und Verliersicherungen Hinweis Die in der folgenden Tabelle aufgeführte Sicherungswirkung bezüglich Lockern, Losdrehen und / oder Verlust basiert ausschliesslich auf Erfahrungen aus der Praxis. Es ist in der Verantwortung des Anwenders, die verschiedenen Elemente und Methoden in genauer Kenntnis des spezifischen Einsatzfalles zu überprüfen.
Elementbezeichnungen / Normen
Sicherheit gegen
Bemerkungen
Lockern bis div. 5.6
Losdrehen bis
8.8
Schrauben und Muttern mit geripptem Flansch (VERBUS RIPP®)
10.9
div. 5.6
8.8
0
10.9
Gezahnte Flanschfläche verhindert Losdrehen bei ungehärteten Bauteilen
1
Schrauben mit konkavem Telleransatz (ecosyn®-fix)
3
Erhöhtes Losdrehmoment durch grossen konkaven Teller
3
Precote® Typ 30/80/85, Scotch-Grip® 2353, Loctite®, DELO®, Three Bond®
1
1
1
1
Schrauben mit Polyamid-Beschichtung Tuflok®
Gewindefurchende Schrauben für Thermoplaste ecosyn®-plast, PT® und DELTA PT®
3
3
3
3
1
1 1
Muttern mit Klemmteil DIN 980/ISO 7042 etc.
1
Dichtmuttern mit Klemmteil (Seal-Lok®) etc.
1 3 3
Sechskantmuttern mit Federscheibe
3
1
0
Gesamtsicherheit durch gefurchten, spielfreien Gewindesitz Verliersicherung durch Polyamid-Klemmteil, max. 120 °C
Verliersicherung durch metallisches Klemmteil
Verliersicherung und Abdichtung durch Polyamid-Klemmteil, max. 120 °C
Splint verhindert Verlust, beschränktes Losdrehen ist möglich
reduzierte Flächenpressung mit grösserer Reibfläche
0
3
Federnd, leichte Erhöhung des Losdrehmomentes
0
Fächer- und Zahnscheiben DIN 6798/6797 etc.
Hohes Losdrehmoment auf weicher Auflagefläche
3 3
Gesamtsicherheit durch gefurchten, spielfreien Gewindesitz
Erhöhtes Losdrehmoment durch integrierte, drehbare Zahnscheibe
0
Rip-LockTM Profilierte Spannscheiben
Verliersicherung durch klemmendes Gewinde, max. 120 °C
Integrierte federnde Scheibe kompensiert Einsetzen
Sechskantmuttern mit Zahnscheibe (BN 1364)
© Bossard, F-de-2017.01
3
3
Flanschmuttern / Flanschschrauben
Chemische Sicherungsmittel heben das Gewindespiel auf und dichten ab
Sicherungswirkung durch Elastizität (nicht klemmend)
0
Kronenmuttern DIN 935 etc.
Federringe DIN 127/128/7980 etc.
1 1
Muttern mit Klemmteil DIN 982/985 etc.
Elastische Muttern (Serpress®) etc.
Erhöhtes Losdrehmoment durch gerippten Flansch bei ungehärteten Bauteilen
1
Schrauben und Muttern mit Sperrzähnen (VERBUS TENSILOCK®)
Gewindefurchende Schrauben für Metalle DIN 7500
Verlust
0
Rippenscheiben (beidseitig Rippen)
0
Spannscheiben DIN 6796 etc.
1
3
NORD-LOCK® Schraubensicherungssystem
3
3
3
0
1
3
Federnde, profilierte Universalscheibe, erhöhtes Losdrehmoment bei ungehärteten Bauteilen
Federnde beidseitig porfilierte Scheibe mit erhöhtem Losdrehmoment bei ungehärteten Bauteilen Hohe Anpresskräfte mit entsprechenden Federeigenschaften
1
1
Das NORD-LOCK®-Schraubensicherungssystem nutzt die unterschiedlichen Winkelverhältnisse zwischen den Keilflächen und dem Schraubengewinde für das wirksame Sichern von Schraubenverbindungen in kritischen Applikationen, verhindert das Losdrehen bei Schwingungsbeanspruchung und dynamischer Belastung.
Sicherungswirkung: 1 sehr gut 3 gut 0 mässig
www.bossard.com
F.061
T
Auslegung, Konstruktion, Montage Sichern von Schraubenverbindungen
Praxiserfahrung mit Schrauben, die gesichert werden sollten Klemmlänge Lk Gewinde-Ø d
Beanspruchung in Achsrichtung
quer zur Achse
in Achsrichtung
quer zur Achse
Kurz Lk < 2 d
keine Sicherung notwendig
Sicherung abklären
Sicherung abklären
Sicherung erforderlich
keine Sicherung notwendig
keine Sicherung notwendig
Sicherung erforderlich
Lang Lk ≥ 5 d
keine Sicherung notwendig
keine Sicherung notwendig
je nach Randbedingung Sicherung abklären
T
F.062
dynamisch
keine Sicherung notwendig
je nach Randbedingung Sicherung abklären
www.bossard.com
© Bossard, F-de-2017.01
Mittel 5 d > Lk ≥ 2 d
statisch
Auslegung, Konstruktion, Montage Scherbelastungen für Spannstifte
Statische Scherkräfte für Spannstiftverbindungen Nenn-∅ [mm]
Abscherkraft F min. [kN] Spiralspannstifte
Spannstifte (Spannhülsen)
Regelausführung nach ISO 8750
0,8 1 1,2 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 6 8 10 12 13 14 16 18 20
Schwere Ausführung nach ISO 8748
Federstahl vergütet auf 420 bis 545 HV 0,2 0,3 0,45 0,72 1,25 1,95 2,25 3,75 4,8 – 7,5 11 19,5 31 44,5 – 60 77,5 – 125
Leichte Ausführung ISO 13337
bis 8 mm Nenn-∅
bis 8 mm Nenn-∅
ab 10 mm Nenn-∅
ab 10 mm Nenn-∅
Federstahl vergütet auf 420 bis 560 HV
– – – 0,95 1,75 2,75 3,8 – 6,75 – 10 15 26,5 42 60 – 82,5 105 – 170
Spiral-Spannstift
Schwere Ausführung ISO 8752
– 0,35 – 0,79 1,41 2,19 3,16 4,53 5,62 7,68 8,77 13 21,38 35,08 52,07 57,55 72,36 85,51 111,27 140,32
– – – – 0,75 1,2 1,75 2,3 4 4,4 5,2 9 12 20 24 33 42 49 63 79
Positionierung der geschlitzten Spannhülse
Einschnittige Verbindung
2xF
F
F
F
F
F
F
Für eine steife Verbindung Stärkere Belastbarkeit
Zweischnittige Verbindung
© Bossard, F-de-2017.01
1. Radiale Elastizität in schematischer Darstellung 2. Stift vor dem Einsetzen 3. Eingesetzter Stift 4. Herausgeschlagener Stift mit zurückgefe- derten Windungen 5. Kardangelenk für Steckschlüssel 6. Spiral-Spannstift
www.bossard.com
F 2F
F
F
F
Für eine weiche Verbindung Kleinere Belastbarkeit, kleine Federwege in Richtung der Kraft F sind möglich.
F.063
T
Auslegung, Konstruktion, Montage Konstruktionsempfehlungen
Direktverschraubung in Metalle mit gewindefurchenden Schrauben
nach DIN 7500
Was ist bei der Auslegung und Konstruktion zu beachten? – Schrauben nach DIN 7500 (trilobular) furchen spanlos ein lehrenhaltiges, metrisches Muttergewinde. – Die Schrauben sind auf eine Zugfestigkeit von ca. 800 N/mm2 einsatzvergütet. – Gewindefurchen ist in duktile Metalle wie Stahl, Bunt- und Leichtmetalle bis ca. 140 bis 160 HV möglich. – Für spröde Metalle wie Grauguss ist das Gewindefurchen nicht geeignet. – Schrauben aus INOX A2 können prozesssicher nur in Leichtmetalle eingedreht werden. Dabei sind die Vorlöcher 5 % grösser als die Tabellenwerte zu wählen. – Es sind keine zusätzlichen Sicherungselemente wie Sicherungsringe notwendig. Vibrationssicherheit wird durch die Gewindereibung gewährleistet. – 10 bis 20 Wiederholmontagen sind möglich. – Die mechanischen Eigenschaften der Verbindung können bei dünnen Blechen mit Stanzdurchzügen verbessert werden.
–B ei «gelaserten» Löchern sind Vorversuche zu empfehlen (Schnittflächen könnten zu hart sein.) –B ei kritischen Anwendungen Vorversuche durchführen. Melden Sie sich möglichst früh während Ihrer Produktentwicklung bei unserem Engineering. –Z ur Funktionserfüllung einer gewindefurchenden Schraube ist diese in geeigneter Form zu schmieren. Hierzu können in den Oberflächenschutz integrierte und / oder zusätzlich aufgebrachte Schmierungssysteme verwendet werden. – B ei gewindefurchenden Schrauben mit galvanisch applizierten Beschichtungen besteht ein Bruchrisiko durch Wasserstoffversprödung. Zur Verminderung des Risikos der Wasserstoffversprödung muss eine Behandlung nach ISO 4042 vorgenommen werden. Hochfeste vergütete Schrauben der Festigkeitsklassen 8.8 und höher dürfen daher nicht durch einsatzgehärtete und angelassene gewindefurchende Schrauben ohne angemessene Prüfung ersetzt werden!
C
s
A = Konisches Schraubenende von max. 4 P B = Nutzbare Gewindelänge C = Gesamtlänge, Toleranz js 16 s = Materialstärke
B
Hinweis Voraussetzung für eine sichere Schraubverbindung ist die funktionsgerechte Gestaltung der Bauteile und die Wahl des richtigen Verbindungselementes. Mechanische und funktionelle Eigenschaften von gewinde furchenden Schrauben nach DIN 7500 und ISO 7085.
A
Bei Bestimmung der Schraubenlänge ist die Länge des nicht voll tragenden, konischen Schraubenendes zu berücksichtigen.
T
F.064
www.bossard.com
© Bossard, F-de-2017.01
0,5–1 x P
Gestaltung der Vorlöcher Durch die Materialverdrängung beim Furchen des Gewindes entsteht an der Kernlochkante ein kleiner Wulst. Dieser kann beim Zusammenbau von glatten Teilen stören. Es empfiehlt sich daher eine Ansenkung der Kernlochkanten von 90° auf eine Tiefe von 0,5 bis 1 x der Gewindesteigung P oder eine zylindrische Ansenkung.
Auslegung, Konstruktion, Montage
Die zylindrische Ansenkung hat den Vorteil, dass durch das Anpassen der Ansenktiefe die Einschraubtiefe bei verschieden dicken Befestigungsteilen konstant gehalten werden kann. Das bedeutet bei gleichen Materialien und Schraubendimensionen gleiche Montagemomente. Empfehlung auch für Druckguss.
min. 0,5 x P
Konstruktionsempfehlungen
1,05 x Nenn-Ø
Nenn-Ø
In dünnen Blechen erhöht ein Durchzug die Tragfähigkeit der Verbindung. Detaillierte Informationen fragen Sie bitte bei Bossard Engineering an.
Richtwerte für Kernlochgeometrie in Stahl Technische Angaben
Gewinde Nenndurchmesser M2
Gewindesteigung P max. Anziehdrehmoment min. Bruchdrehmoment1) min. Zugkraft1) Materialstärke s 2 und kleiner 4 6 8 10 und grösser
[mm] [Nm] [Nm] [kN] [mm]
M2,5
M3
M3,5
M4
M5
0,4 0,45 0,5 0,6 0,7 0,8 ca. 80 % des Bruchdrehmomentes 0,4 1 1,8 2,8 4,1 8,7 1,65 2,7 4 5,4 7 11,4 Kernlochdurchmesser d – H11 für Stahl, HB max. 135, gebohrt oder gestanzt 1,8 1,85 – – –
2,25 2,3 2,35 – –
2,7 2,75 2,75 – –
3,2 3,2 3,2 – –
3,6 3,65 3,7 3,7 –
4,5 4,55 4,6 4,65 4,65
M6
M8
1
1,25
15 16
37 29
5,4 5,5 5,5 5,55 5,6
– 7,3 7,4 7,4 7,5
1) Torsionsprüfung an der Schraube nach ISO 898, Teil 7: Die zu prüfende Schraube muss in einer geeigneten Vorrichtung entsprechend ISO 898, Teil 7 fest eingespannt werden. Die Prüfung der Mindestbruchdrehmomente nach ISO 898, Teil 7 bezieht sich ausschliesslich auf die Torsionsbelastung unter den definierten Einspannbedingungen.
Kernlöcher für Druckguss Alle Empfehlungen sind immer durch praxisnahe Montageversuche zu überprüfen. Generell gilt für Kernlöcher in Druckguss t1 [mm]: Oberer Lochbereich, mit verstärkter Konizität für giesstechnisch vorteilhafte Ausrundungen, Verstärkung des Dornes, Schraubenzentrierung, Verhinderung von Materialstauchung und Anpassung an kostengünstige Schraubennormlängen. t2 [mm]: Kernlochbereich, Anzugswinkel α maximal 1° t3 [mm]: Tragender Kernlochbereich, Anzugswinkel α maximal 1°
1-2 x d
Sackloch
Durchgangsloch
1-2 x d
© Bossard, F-de-2017.01
dh
www.bossard.com
F.065
T
Auslegung, Konstruktion, Montage Konstruktionsempfehlungen
Richtwerte für Kernlochgeometrie in Aluminium- / Zinkdruckguss Masse mm
Gewinde
dh H11 d1
1,81 2,3 2,75 1,85 2,33 2,84 1,91 2,39 2,90 1,75 2,22 2,70 1,81 2,28 2,76 1,80 2,28 2,75 1,86 2,34 2,83 variabel, mindestens 1 x Gewindesteigung P 4 5 6 2 2,5 3
d2 d3 t1 t2 t3
M2 min. max. min. max. min. max.
M2,5
M3
Was ist bei der Montage zu beachten? – Sichere und wirtschaftliche Verbindungen können nur mit drehmoment- und / oder drehwinkelgesteuerten Schraubern hergestellt werden. – Die Drehzahlen sollten zwischen 300 und 1 000 U/min liegen. Es können sowohl elektrisch wie auch pneumatisch betriebene Schrauber eingesetzt werden. – An Bauteilversuchen sollte die Wiederholgenauigkeit des Schraubprozesses überprüft werden, um evtl. noch nicht erfasste Einflüsse berücksichtigen zu können.
M3,5
M4
M5
M6
M8
3,25 3,31 3,39 3,13 3,21 3,22 3,30
3,65 3,74 3,82 3,56 3,64 3,65 3,73
4,65 4,72 4,80 4,50 4,58 4,61 4,69
5,5 5,66 5,74 5,40 5,48 5,5 5,61
7,5 7,61 7,69 7,27 7,35 7,44 7,52
7 3,5
8 4
10 5
12 6
16 8
– Wenn Sie mit Schraubautomaten montieren wollen, kontaktieren Sie uns so früh wie möglich, damit wir Ihre Schrauben in der notwendigen Automatenqualität definieren und herstellen lassen können (Lieferzeiten berücksichtigen). Die automatisierte Montage von «Lagerschrauben» ohne Tests ist in der Regel nicht zu empfehlen und deckt die Ansprüche einer wirtschaftlichen Lösung meist nicht ab! E rmittlung der Drehmomente Seite F.068
Direktverschraubung in Thermoplaste mit D elta PT®-Schrauben Die Delta PT® hat alle bekannten Eigenschaften der PT®Schraube. Darüber hinaus bietet die Delta PT®-Schraube folgende Vorteile: – Gewindeflankengeometrie mit dem Hauptflankenwinkel 20° begünstigt die Umformung des Kunststoffes – Bei gleichem Nenn-Ø d1 bis zu 50 % höhere Zug- und Torsionsfestigkeit durch vergrösserten Kernquerschnitt – Erhöhte Vibrationssicherheit durch kleinere Gewindesteigung – Gesteigerte Dauerschwingfestigkeit – Kleinere Ø-Toleranzen – Robustes Verbindungselement, das mehr Vorspannkraft übertragen kann – Das DELTA PT®-Prognoseprogramm DELTACALC® ermöglicht ein vorspannkraftorientiertes Konstruieren in Thermoplasten (vgl. VDI 2230)
Der Vergleich zwischen DELTA PT® und der PT®-Schraube ergibt: Beim Einsatz der DELTA PT® kann eine kleinere oder kürzere und somit eine günstigere Schraube verwendet werden.
T
F.066
140°
°
AFL
P
d
[mm2]
[mm]
[mm]
[mm]
PT® K 50
35
2,24
4
13,24
Delta PT® 50
35
1,8
4
10,42
Delta PT® 40
35
1,46
3,2
11,75
AFL = (d12 – d2)∙
te
π te ∙ 4 P
www.bossard.com
© Bossard, F-de-2017.01
Kostengünstigere Verbindungen Aus dem folgenden Beispiel wird deutlich, dass bei gleicher Flankenüberdeckung AFL, bedingt durch die kleinere Steigung P eine kleinere Einschraubtiefe te möglich ist. Aus der gegebenen Flankenüberdeckung AFL der PT®-Schraube lässt sich die benötigte Einschraubtiefe te der Delta PT®-Schraube berechnen.
20
Auslegung, Konstruktion, Montage Konstruktionsempfehlungen
Konstruktionsempfehlungen – Für einfache Befestigungen genügen die hier publizierten Empfehlungen. – Für Verbindungen mit Betriebskräften helfen wir Ihnen gerne bei der Auslegung, unter anderem auch mit Unterstützung von DELTACALC®. – Wahl grosser Kopfdurchmesser (BN 20040) beim Verbinden von Klemmteilen aus Kunststoff. Die Kopfreibung vergrössert die Prozesssicherheit in der Montage; geringere Flächenpressung ergibt eine geringere Relaxation und somit grössere Restklemmkräfte. – Vermeidung von Senkschrauben in Klemmteilen aus Kunststoff. Der 90°-Winkel ergibt nicht nur axiale, sondern auch radiale Relaxation, was bei zu geringem Randabstand grosse Vorspannkraftverluste zur Folge hat und bis zum Versagen des Klemmteiles führen kann. – Vermeidung von Schlitzlöchern in Klemmteilen aus Kunststoff. Mangels Kopfauflage kann das Formmoment grösser sein als das Kopfreibungsmoment, was eine prozesssichere Montage unmöglich macht. – Querkräfte sollten durch Formschluss der Bauteile übernommen werden. – Entlastungsbohrung de vorsehen (Vermeidung von Spannungsrissen).
Die Entlastungsbohrung de ist besonders wichtig, da sie eine günstige Randspannungsverteilung ergibt und damit ein Aufplatzen des Tubus insbesondere bei spannungsrissempfindlichen Kunststoffen wie z. B. Polycarbonat verhindert. Sie gewährleistet auch die ebene Auflage des Klemmteiles (Aufstauchen des Kunststoffes beim Formen des ersten Gewindeganges). Bei Optimierung der Verbindung sollte der Loch-Ø d = 0,88 ∙d1 nicht überschritten werden. In der Praxis können sich aus folgenden Gründen Abweichungen zu diesen Empfehlungen ergeben: – Verarbeitungsbedingungen des Kunststoffmaterials Gestaltung des Spritzgiesswerkzeuges – Position des Anspritzpunktes – Bildung von Fliessnähten – Örtliche Texturen, z. B. durch Zusatz- und Füllstoffe wie Farbpigmente und Fasern – Die Kunststoffe können je nach Hersteller unterschiedlich modifiziert sein
© Bossard, F-de-2017.01
te = 2 x d1
de
0,5 x d1
d = 0,8 ∙ d1 de = d1 + 0,2 mm
D = 2 x d1 0,3 - 0,4 x d1
Tubusgestaltung für Delta PT®-Schrauben Die maximal erreichbare Vorspannkraft beim Überdrehen ist das Kriterium für den optimalen Loch-Ø d. Er ist weniger vom Tubusmaterial und der Einschraubtiefe te, sondern von der Gewindesteigung P und dem Gewindenenn-Ø d1 der Schraube abhängig. Für die Auslegung gilt für alle gängigen Kunststoffe bis zum E-Modul E = 15 000 N/mm2 (Loch-Ø d für Spezialkunststoffe auf Anfrage):
www.bossard.com
d = 0,8 x d1
D Aussen-Ø d Vorloch-Ø te Einschraubtiefe de Randentlastung d1 Nenn-Ø der Schraube
Hinweis Wir empfehlen mit den ersten werkzeugfallenden Teilen Kontrollverschraubungen durchzuführen. Detaillierte Informationen fragen Sie bitte bei Bossard Engineering an.
F.067
T
Auslegung, Konstruktion, Montage Konstruktionsempfehlungen
Wenn die Betriebskräfte der belasteten Verbindungen bekannt sind, kann Ihnen die Checkliste für einen möglichen Engineering Support dienlich sein.
Ermittlung der Drehmomente Um eine optimale Prozesssicherheit zu erreichen, muss die Differenz zwischen Eindreh- (Me) und Überdrehmoment (Mü) möglichst gross sein. Die realen Verschraubungsparameter können mit den Originalbauteilen im «Anwendungstechnischen Labor» bei Bossard ermittelt werden. Das optimale, am Schrauber einzustellende Montage-Anziehdrehmoment MA wird anhand der kundenspezifischen Anforderungen bestimmt. Die Versuche werden in Form eines «Technischen Berichtes» dokumentiert.
Für Anfragen über DELTACALC®-Berechnungen wenden Sie sich an Ihren Bossard-Ansprechpartner (
[email protected]).
Ausführung PT 10 (Stahl, vergütet, Festigkeit analog 10.9) Nenngrösse Delta PT®
Nenn-Ø (d1) [mm]
Min. Zugbruchlast [kN]
20 22 25 30 35 40 45 50 60 70 80 100
2 2,2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 6 7 8 10
1,6 1,9 2,7 3,8 5,2 6,8 8,6 10 15 21 28 44
Was ist bei der Montage zu beachten? – Sichere und wirtschaftliche Verbindungen können nur mit drehmoment- und / oder drehwinkelgesteuerten Schraubern hergestellt werden. Die für das spannungsarme Formen des Gewindes im Kunststoff benötigte Wärme wird durch Reibung beim Einschrauben erzeugt. – Die Drehzahlen sollten zwischen 300 bis 800 U/min liegen. – Es können sowohl elektrisch wie auch pneumatisch betriebene Schrauber eingesetzt werden. – An Bauteilversuchen sollten die errechneten Werte und die Wiederholgenauigkeit des Schraubprozesses überprüft werden, um evtl. noch nicht erfasste Einflüsse zu berücksichtigen. – Wenn Sie mit Schraubautomaten montieren wollen, kontaktieren Sie uns so früh wie möglich, damit wir ihre Schrauben in der notwendigen Automatenqualität definieren und herstellen lassen können (Lieferzeiten beachten). Die automatisierte Montage von «Lagerschrauben» ohne Tests ist in der Regel nicht zu empfehlen und deckt die Ansprüche einer wirtschaftlichen Lösung meist nicht ab!
Drehmoment [Nm]
Zugbruchlast
Überdrehen Anziehen Kopfauflage Eindrehen = Furchen
Zeit [sec]
Checkliste für eine Vorauslegung der Schraubenverbindung Anmerkung Die Resultate aus der Berechnung von Bossard müssen durch Praxisversuche an Serienbauteilen bestätigt werden. Angaben zur Schraube Schraube ...................................................................................... Werknorm ..................................................................................... Kopfform-Beschreibung ................................................................ Kopf-∅ [mm] ................................................................................. Nenn-∅ [mm] ................................................................................ Länge [mm] ................................................................................... Angaben zum Klemmteil Materialbeschreibung ................................................................... Handelsname . .............................................................................. Dicke des Klemmteils [mm] ........................................................... Durchgangsloch-∅ [mm] .............................................................. Angaben zum Tubus Materialbeschreibung ................................................................... Handelsname . .............................................................................. Tubuskern-∅ [mm] ........................................................................ Tubusaussen-∅ [mm] ................................................................... Einschraubtiefe [mm] .................................................................... Entlastungs-∅ [mm] ...................................................................... Höhe der Entlastung [mm] ............................................................ Angaben zur Belastung gefordertes Anziehdrehmoment [Nm) ........................................... geforderte Vorspannkraft [kN] ....................................................... Betriebskraft (axial) [N] ................................................................. Tubusbelastung dynamisch [ja / nein] ............................................ Tubusbelastung statisch [ja / nein] ................................................. Temperatur, Dauerbelastung [°C] .................................................. Höhe der Entlastung [mm] ............................................................ Zeitraum [h] ................................................................................... H inweise zur Tubusgestaltung Seite F.067
T
F.068
www.bossard.com
© Bossard, F-de-2017.01
Berechenbar mehr Leistung Die Vorauslegung der Schraubverbindung in Thermoplaste kann mit dem Berechnungsprogramm DELTACALC® simuliert werden. In Anlehnung an VDI 2230 ist ein vorspannkraftorientiertes Konstruieren möglich. Die Aussagen reichen von Dimensionierungen über die Belastbarkeit bis hin zur Lebensdauer der Verbindung.
Auslegung, Konstruktion, Montage Konstruktionsempfehlungen
Direktverschraubung in Thermoplaste mit P T®-Schrauben / ecosyn®-plast
Drehmoment [Nm]
Überdrehen Anziehen Kopfauflage Eindrehen = Furchen
Vorteile der PT®-Schraube / ecosyn®-plast – Niedriges Eindrehmoment, hohes Überdrehmoment – Grosse Montage- und Verbindungssicherheit – Ausgezeichnete Rüttelsicherheit – Geringe Gefahr von Spannungsrissen – Kein Setzen der Verbindung durch übermässige Relaxation des Kunststoffes – Wirtschaftliches Verbindungselement für die Direktverschraubung in Thermoplaste
30°
P
Zeit [sec]
Die PT®-Schraube / ecosyn®-plast hat alle Eigenschaften, die ihre Montage in Thermoplasten sehr sicher macht und den Verbindungen die hohe Festigkeit gibt.
© Bossard, F-de-2017.01
Konstruktionsempfehlung – Wahl grosser Kopfdurchmesser (BN 13578) beim Verbinden von Klemmteilen aus Kunststoff. Die Kopfreibung vergrössert die Prozesssicherheit in der Montage; geringere Flächenpressung ergibt eine geringere Relaxation und somit grössere Restklemmkräfte. – Vermeidung von Senkschrauben in Klemmteilen aus Kunststoff. Der 90°-Winkel ergibt nicht nur axiale, sondern auch noch radiale Relaxation, was bei zu geringem Randabstand grosse Vorspannkraftverluste zur Folge hat und bis zum Bruch führen kann. – Vermeidung von Schlitzlöchern in Klemmteilen aus Kunststoff. Mangels Kopfauflage kann das Formmoment grösser sein als das Kopfreibungsmoment, was eine sichere Montage unmöglich macht. – Querkräfte sollten durch Formschluss der Bauteile übernommen werden. – Entlastungsbohrung de vorsehen (Vermeidung von Spannungs rissen).
www.bossard.com
F.069
T
Auslegung, Konstruktion, Montage Konstruktionsempfehlungen
Tubusgestaltung für PT®-Schrauben / ecosyn®-plast Um eine optimale, sich auch in der Praxis bewährende Konstruktion zu gestalten, ist es unbedingt erforderlich, die Tubusgeometrie den unterschiedlichen Werkstoffen anzupassen. Die untenstehenden Angaben basieren auf Laborversuchen mit Modellkörpern. In der Praxis können Änderungen erforderlich sein. Wir empfehlen, Kontrollverschraubungen mit Erstmustern durchzuführen. Werkstoff
Loch-Ø d
ABS/PC blend ASA PA 4.6 PA 4.6 - GF 30 PA 6 PA 6 - GF 30 PA 6.6 PA 6.6 - GF 30 PBT PBT - GF 30 PC PC - GF 30 PE (weich) PE (hart) PET PET - GF 30 PMMA POM PP PP - TV 20 PPO PS PVC (hart) SAN
Aussen-Ø D
0,80 x d1 0,78 x d1 0,73 x d1 0,78 x d1 0,75 x d1 0,80 x d1 0,75 x d1 0,82 x d1 0,75 x d1 0,80 x d1 0,85 x d1 0,85 x d1 0,70 x d1 0,75 x d1 0,75 x d1 0,80 x d1 0,85 x d1 0,75 x d1 0,70 x d1 0,72 x d1 0,85 x d1 0,80 x d1 0,80 x d1 0,77 x d1
2,00 x d1 2,00 x d1 1,85 x d1 1,85 x d1 1,85 x d1 2,00 x d1 1,85 x d1 2,00 x d1 1,85 x d1 1,80 x d1 2,50 x d1 2,20 x d1 2,00 x d1 1,80 x d1 1,85 x d1 1,80 x d1 2,00 x d1 1,95 x d1 2,00 x d1 2,00 x d1 2,50 x d1 2,00 x d1 2,00 x d1 2,00 x d1
Einschraubtiefe te
2,00 x d1 2,00 x d1 1,80 x d1 1,80 x d1 1,70 x d1 1,90 x d1 1,70 x d1 1,80 x d1 1,70 x d1 1,70 x d1 2,20 x d11) 2,00 x d11) 2,00 x d1 1,80 x d1 1,70 x d1 1,70 x d1 2,00 x d1 2,00 x d1 2,00 x d1 2,00 x d1 2,20 x d11) 2,00 x d1 2,00 x d1 1,90 x d1
d1 = Gewinde-Nenn-Ø 1)
Da es sich hier um spannungsrissempfindliche Werkstoffe handelt, sollten die vom Werkstoffhersteller empfohlenen Tests durchgeführt werden. Die Entlastungsbohrung de ist hier besonders wichtig, da sie eine günstige Randspannungsverteilung gewährleistet.
D
ll
d
Entlastungsbohrung
D
2/3
s
ll
s
s
s
Einfallstellen ungünstige Tubusform
verbesserte Tubusform
Zugbruchlast der PT®-Schrauben Stahl, vergütet, Festigkeit analog 10.9 Nenngrösse PT®
Nenn-Ø d1 [mm]
Min. Zugbruchlast [kN]
K18 K20 K22 K25 K30 K35 K40 K50 K60 K70 K80 K100
1,8 2 2,2 2,5 3 3,5 4 5 6 7 8 10
1,1 1,3 1,6 2 2,7 3,6 4,6 7 9,8 13 16 25
te
=
d
W as ist bei der Montage zu beachten? Seite F.068 s
=
L = 1,1–1,2 x te
de = 1,05 x d1
0,3–0,5 x d1
D
Entlastungsbohrung
Formveränderungen Ergeben sich bei der angegebenen Tubenform Lunker, Einfallstellen oder verlängerte Spritzzyklen, kann die Form folgendermas sen geändert werden: – Tubusaussendurchmesser D verkleinern – Lochdurchmesser d vergrössern – Kernlochtiefe und damit Einschraubtiefe der Schraube vergrössern, um die Einbusse an Ausreisswiderstand wieder auszugleichen. Genügend tiefe Kernlöcher wählen, damit die montierten Schrauben auf keinen Fall im Lochgrund anstehen.
T
F.070
E rmittlung der Drehmomente Seite F.068
www.bossard.com
© Bossard, F-de-2017.01
Konizität 0,5–1,0°
Auslegung, Konstruktion, Montage Konstruktionsempfehlungen
Verschraubungsarten von Blechen
Anwendung nach DIN 7975
Nachfolgend sind einige Richtlinien für die Anwendung von Blechschrauben angegeben. Die dargestellten Verschraubungsarten gelten als Beispiele. Blechschrauben Form C mit Spitze (auch Suchspitze genannt) werden überwiegend verwendet. Dies gilt besonders beim Verschrauben mehrerer Bleche, bei denen mit Lochversatz gerechnet werden muss.
Mindestwert der Einschraubtiefe (Blechdicke s)
Die Einschraub-Blechdicke muss grösser sein, als die Steigung des Gewindes der gewählten Schraube, da sonst eine prozesssichere Montage nicht gewährleistet ist. Ist diese Bedingung nicht erfüllt, so können Blechschraubenverbindungen entsprechend den Bildern 3 bis 6 angewendet werden.
~s
s
1. Einfache Verschraubung (zwei Kernlöcher)
s
2. Einfache Verschraubung (mit Durchgangsloch)
~s
4. Kernloch durchgezogen (dünne Bleche)
3. Kernloch aufgedornt (dünne Bleche)
~s
5. Presslochverschraubung
~s
6. Verschraubung mit Klemm-Mutter
Hinweise
© Bossard, F-de-2017.01
– Blechschrauben sind nicht zum Übertragen hoher Kräfte ausgelegt. Es gibt keine Richtwerte für Vorspannkräfte. – Bei dünnen Blechen (und besonders bei Massenfertigung) kann auch die Presslochverschraubung verwendet werden. Das Press- loch ist gestanzt, geschlitzt und spiralförmig entsprechend der Gewindesteigung geformt. – Klemmmuttern ermöglichen den Einsatz von Blechschrauben unabhängig von der Blechdicke oder dem Blechmaterial. – Für die Verschraubung von austenitischen Rostfrei-Blechen sind die Anziehmomente zu überprüfen. – Rostfreie Blechschrauben können prozesssicher nur in Leichtmetall verschraubt werden. Beim Einsatz in Stahl oder rostfreiem Stahl sind die Anwendungsbedingungen experimentell zu ermitteln.
www.bossard.com
F.071
T
Auslegung, Konstruktion, Montage Konstruktionsempfehlungen
Bei anderen Schrauben- oder Blechwerkstoffen sollten Vorversuche durchgeführt werden. Gestanzte Löcher müssen eventuell 0,1 bis 0,3 mm grösser gewählt werden. Es sollte nur in Stanzrichtung verschraubt werden.
Blechschraubenverbindungen / Blechdicken / Kernlochdurchmesser Die folgenden Richtwerte gelten nur für einsatzvergütete Blechschrauben in Verbindungen entsprechend Bild 2 auf Seite F.071. Die Einschraubdrehmomente erreichen max. 50 % der Mindestbruchdrehmomente. Gewindegrösse
GewindeSteigung P [mm]
ST 2,2
0,8
ST 2,9
1,1
ST 3,5
1,3
ST 3,9
1,4
ST 4,2
1,4
ST 4,8
1,6
ST 5,5
1,8
ST 6,3
1,8
Werkstofffestigkeit
Rm [N/mm ] 2
ab 100 bei ca. 300 bis 500 ab 100 bei ca. 300 bis 500 ab 100 bei ca. 300 bis 500 ab 100 bei ca. 300 bis 500 ab 100 bei ca. 300 bis 500 ab 100 bei ca. 300 bis 500 ab 100 bei ca. 300 bis 500 ab 100 bei ca. 300 bis 500
Kernlochdurchmesser db für Gewindegrösse ST 2,2 bis ST 6,3 bei Blechdicke s [mm]
0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 2,0 2,2 2,5 2,8 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0
1,7 1,7 1,7 – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – –
1,7 1,7 1,7 – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – –
1,7 1,7 1,7 – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – –
1,7 1,7 1,8 2,2 2,2 2,2 – – – – – – – – – – – – – – – – – –
1,7 1,7 1,8 2,2 2,2 2,2 – – – – – – – – – – – – – – – – – –
1,7 1,7 1,8 2,2 2,2 2,3 2,6 2,6 2,7 2,9 2,9 3,0 – – – – – – – – – – – –
1,7 1,8 1,9 2,2 2,2 2,3 2,7 2,7 2,8 2,9 2,9 3,1 3,1 3,1 3,3 – – – – – – – – –
1,7 1,8 1,9 2,2 2,3 2,4 2,7 2,7 2,8 3,0 3,0 3,1 3,2 3,2 3,3 – – – – – – – – –
1,7 1,9 1,9 2,2 2,3 2,4 2,7 2,7 2,9 3,0 3,0 3,2 3,2 3,2 3,4 3,6 3,6 3,9 – – – – – –
1,7 1,9 1,9 2,2 2,3 2,4 2,7 2,7 2,9 3,0 3,1 3,2 3,2 3,2 3,4 3,6 3,7 3,9 – – – – – –
1,8 1,9 1,9 2,2 2,4 2,4 2,7 2,8 2,9 3,0 3,1 3,3 3,2 3,3 3,4 3,6 3,8 4,0 4,2 4,3 4,6 4,9 5,0 5,3
– – – 2,2 2,4 2,5 2,7 2,8 2,9 3,0 3,2 3,3 3,2 3,3 3,4 3,6 3,8 4,0 4,2 4,4 4,6 4,9 5,1 5,4
– – – 2,2 2,4 2,5 2,7 2,9 3,0 3,0 3,2 3,3 3,2 3,4 3,5 3,6 3,9 4,0 4,2 4,4 4,6 4,9 5,2 5,4
– – – 2,3 2,4 2,5 2,7 2,9 3,0 3,0 3,2 3,3 3,2 3,4 3,5 3,6 3,9 4,1 4,2 4,5 4,7 4,9 5,3 5,5
– – – – – – 2,8 3,0 3,1 3,1 3,3 3,4 3,2 3,5 3,6 3,7 4,0 4,1 4,2 4,7 4,8 5,0 5,4 5,6
– – – – – – 2,9 3,0 3,1 3,2 3,3 3,4 3,3 3,6 3,6 3,8 4,1 4,2 4,4 4,7 4,8 5,2 5,5 5,7
– – – – – – – – – 3,3 3,3 3,5 3,4 3,6 3,6 3,9 4,1 4,2 4,5 4,8 4,9 5,3 5,6 5,7
– – – – – – – – – – – – 3,5 3,6 3,7 4,0 4,2 4,2 4,6 4,8 4,9 5,4 5,7 5,7
– – – – – – – – – – – – – – – 4,1 4,2 4,3 4,7 4,9 5,0 5,5 5,7 5,8
– – – – – – – – – – – – – – – – – – 4,8 4,9 5,0 5,6 5,8 5,8
– – – – – – – – – – – – – – – – – – – – – 5,7 5,8 5,8
Mindestbruchdrehmomente für Blechschrauben aus Stahl
ISO 2702 (alt DIN 267, Teil 12) Nenn-Ø [mm]
ST 2,2
ST 2,6
ST 2,9
ST 3,3
ST 3,5
ST 3,9
ST 4,2
ST 4,8
ST 5,5
ST 6,3
ST 8
ST 9,5
Mindestbruchdrehmoment1) [Nm]
0,45
0,9
1,5
2
2,7
3,4
4,4
6,3
10
13,6
30,5
68
1)
Torsionsfestigkeit mit Klemmvorrichtung nach ISO 2702 ermittelt.
Anziehdrehmomente für Blechschrauben Anhaltswerte sind aus ISO 2702 (alt DIN 267, Teil 12) abzuleiten. Richtwerte für Anziehdrehmomente: MA = ca. 80 % der Mindestbruchmomente resp. dem Überdrehmoment mit Ausfallstelle in Schraube oder Bauteil.
T
F.072
www.bossard.com
© Bossard, F-de-2017.01
Das maximale Einschraubmoment sollte nicht höher als 50 % des Überdrehmomentes (Bruchdrehmoment der Schraube) sein.
Auslegung, Konstruktion, Montage Konstruktionsempfehlungen
Auswahlkriterien für selbstschneidende Gewindeeinsätze Ensat® Gruppierung der Werkstoffe, Werknormenreihe und Ausführung
Ensat® Typ 302
Ensat® Typ 307/308
Ensat® Typ 337/338
Werkstoffgruppe
Werkstoff des Werkstückes
Empfohlene Werknormen
Empfohlene Ensat®-Ausführung
I
Vergütete Leichtmetalllegierungen über 350 N/mm2 Festigkeit
Stahl einsatzgehärtet verzinkt
Gusseisen höherer Härte, Messing Bronze und andere NE-Metalle
302/337 307/338 308
302
Stahl einsatzgehärtet verzinkt
Leichtmetalllegierungen bis 350 N/mm2 Festigkeit
302/337 307/338 308
Stahl einsatzgehärtet verzinkt
II
III
IV
V
VI VII
© Bossard, F-de-2017.01
Ensat® Typ 305
Gusseisen
302
Harte, spröde Kondensationsharzkunststoffe und Edelkunstharze
302/337 307/338 308
Leichtmetalllegierungen bis 300 N/mm2 Festigkeit
302/337 307/338 308
Ensat® Typ 309
Stahl einsatzgehärtet verzinkt Stahl einsatzgehärtet verzinkt oder Messing Stahl einsatzgehärtet verzinkt
Weiches Gusseisen
302
Stahl einsatzgehärtet, verzinkt
Kondensationsharzkunststoffe mittlerer Härte
302/337 307/338 308 302
Stahl einsatzgehärtet verzinkt
Leichtmetalllegierungen bis 250 N/mm2 Festigkeit Weichmetalle und Leichtmetalllegierungen bis 180 N/mm2 Festigkeit
302
Weiche Kondensationsharzkunststoffe Schichtstoffe mit Kunstharzbindung
302
Stahl einsatzgehärtet verzinkt Stahl einsatzgehärtet verzinkt oder INOX A1
Stahl einsatzgehärtet, verzinkt oder Messing oder INOX A1
Weiche Polymerisations-, Polykondensations- und Polyadditionskunststoffe Harthölzer
302
Stahl einsatzgehärtet, verzinkt oder Messing oder INOX A1
Harthölzer
309
Messing
Weiche Polymerisations-, Polykodensations- und Polyadditionskunststoffe
305
Messing
Weichhölzer und Sperrhölzer Holzfaserstoffe
www.bossard.com
302
309
Messing
Messing
F.073
T
Auslegung, Konstruktion, Montage Konstruktionsempfehlungen
Für Werkstoffgruppe II
III
IV
Erreichbare Flankenüberdeckung 30 % – 40 % 40 % – 50 % 50 % – 60 % 60 % – 70 % M2,5 M2,6 M3 M3,5 M4 M5 M6a M6 M8 M10 M12 M14 M16 M20 M24
4,3 – 4,2 4,3 – 4,2 4,8 – 4,7 5,7 – 5,6 6,2 – 6,1 7,6 – 7,5 8,6 – 8,5 9,4 – 9,2 11,4 – 11,2 13,4 – 13,2 15,4 – 15,2 17,4 – 17,2 19,4 – 19,2 25,4 – 25,2 29,4 – 29,2
4,2 – 4,1 4,2 4,7 5,6 – 5,5 6,1 – 6 7,5 – 7,3 8,5 – 8,3 9,2 – 9 11,2 – 11 13,2 – 13 15,2 – 15 17,2 – 17 19,2 – 19 25,2 – 25 29,2 – 29
4,1 4,1 4,6 5,5 – 5,4 6 – 5,9 7,3 – 7,2 8,3 – 8,2 9 – 8,8 11 – 10,8 13 – 12,8 15 – 14,8 17 – 16,8 19 – 18,8 25 – 24,8 29 – 28,8
4,1 – 4 4,1 – 4 4,6 – 4,5 5,4 – 5,3 5,9 – 5,8 7,2 – 7,1 8,2 – 8,1 8,8 – 8,6 10,8 – 10,6 12,8 – 12,6 14,8 – 14,6 16,8 – 16,6 18,8 – 18,6 24,8 – 24,6 28,8 – 28,6
6 6 6 8 8 10 12 14 15 18 22 24 22 27 30
8 8 8 10 10 13 15 17 18 22 26 28 27 32 36
Kernloch-∅ D [mm]
M3,5 M4 M5 M6 M8 M10 M12 M14
50 % – 60 %
60 % – 70 %
70 % – 80 %
5,7 – 5,6 6,2 – 6,1 7,7 – 7,6 9,6 – 9,5 11,5 – 11,3 13,5 – 13,3 15,4 – 15,2 17,4 – 17,2
5,6 6,1 7,6 – 7,5 9,5 – 9,4 11,3 – 11,2 13,3 – 13,2 15,2 – 15,1 17,2 – 17,1
5,6 – 5,5 6,1 – 6 7,5 – 7,4 9,4 – 9,3 11,2 – 11,1 13,2 – 13,1 15,1 – 15 17,1 – 17
Sacklochtiefe Bmin
III
Erreichbare Flankenüberdeckung
Materialdicke Amin
II
M2,5 M3 M4 M5 M6 M8 M10 M12
90 % – 95 % 3,6 – 3,5 4,2 – 4,1 5,2 – 5,1 6,7 – 6,6 7,7 – 7,6 10,1 – 9,9 12,6 – 12,4 15,6 – 15,4
F.074
6 6 10 12 14 20 23 26
8 8 13 15 17 23 26 30
Ensat® Typ 305 Gewinde
Empfohlener Kernloch-Ø D [mm] Für Werkstoffgruppe VII
M3 M4 M5 M6
4,6 – 4,7 6 – 6,1 7,3 – 7,4 9 – 9,2
6 8 10 14
7 9 11 15
Aufnahmebohrung im Werkstück Die Aufnahmebohrung kann entweder gebohrt oder bereits beim Formguss vorgesehen werden. Ansenken der Bohrung ist in der Regel nicht erforderlich, wird jedoch für einen sauberen, oberflächenbündigen Sitz des Ensat® empfohlen.
5/8 6/8 7/10 8/12 9/14 10/18 12/22 14/24
7/10 8/10 9/13 10/15 11/17 13/22 15/26 17/28
Kantenabstand: Der kleinste noch zulässige Kantenabstand hängt von der vorgesehenen Belastung und von der Elastizität des Werkstoffs ab, in den der Ensat® eingedreht wird. Richtwerte für Leichtmetall: S ≥ 0,2 bis ≥ 0,6 d2 Richtwerte für Gusseisen: S ≥ 0,3 bis ≥ 0,5 d2 d2 = Aussendurchmesser [mm] des Ensat®
DA = + 0,2 bis 0,4 mm a = 1 bis 1,5 x Steigung des Aussengewindes
T
Sacklochtiefe Bmin
85 % – 90 % 3,8 – 3,6 4,3 – 4,2 5,3 – 5,2 6,9 – 6,7 7,9 – 7,7 10,3 – 10,1 12,8 – 12,6 15,8 – 15,6
Sacklochtiefe: Mindesttiefe B
Für Werkstoffgruppe I
VI
Erreichbare Flankenüberdeckung
Materialdicke: Länge des Ensat® = kleinste zulässige Materialdicke A
Ensat® Typ 307/308/337/338 Gewinde
Für Werkstoffgruppe V
www.bossard.com
© Bossard, F-de-2017.01
I
Sacklochtiefe Bmin
Kernloch-∅ D [mm] Materialdicke Amin
Gewinde
Kernloch-∅ D [mm]
Sacklochtiefe Bmin
Ensat® Typ 302
Gewinde
Materialdicke Amin
Harte und spröde Werkstoffe erfordern ein grösseres Kernloch als weiche und elastische Werkstoffe. Der optimale Kernlochdurchmesser ist gegebenenfalls durch Versuche zu ermitteln.
Ensat® Typ 309
Materialdicke Amin
Empfohlene Kernlochdurchmesser und Materialdicke / Sacklochtiefe für selbstschneidende Gewindeeinsätze Ensat® Der Kernlochdurchmesser ist von dem Ensat®-Aussengewinde, von der Festigkeit und den physikalischen Eigenschaften des Werkstückmaterials abhängig.
Auslegung, Konstruktion, Montage Konstruktionsempfehlungen
Innenantriebe für Schrauben Der technische Fortschritt und wirtschaftliche Überlegungen bewirken weltweit einen zunehmenden Übergang von Geradschlitzschrauben zu Schrauben mit Innenantrieben.
Bei der Fülle angebotener Möglichkeiten ist es für die Konstruktion, Arbeitsvorbereitung, Beschaffung und Montage heute unerlässlich, die wichtigsten Innenantriebe zu kennen.
Kreuzschlitz H (Phillips) nach ISO 4757 – Der Phillips-Kreuzschlitz ist weltweit am meisten verbreitet. – Normaler Kreuzschlitz, bei dem alle Wände und Rippen schräg geneigt sind, wobei der Schraubenzieher trapezförmige Flügelenden aufweist. – Die wichtigsten Identifikationsmasse finden Sie in den Produktbeschreibungen der jeweiligen Kataloggruppe.
Kreuzschlitz Z (Pozidriv) nach ISO 4757 – Der Pozidriv Kreuzschlitz hat vorwiegend in Europa eine gewisse Bedeutung erlangt. – Die vier «Anzugswände» im Kreuzschlitz an denen der Schraubenzieher beim Eindrehen der Schrauben anliegt sind senkrecht. Die restlichen Wände und Rippen sind schräg. Dies verbessert bei optimal gefertigten Kreuzschlitzen die Montierbarkeit. Der Pozidriv-Schraubenzieher hat rechteckige Flügelenden. – Die wichtigsten Identifikationsmasse finden Sie in den Produktbeschreibungen der jeweiligen Kataloggruppe. Innensechskant – Innensechskant-Schrauben bewähren sich seit Jahren im allgemeinen Maschinen- und Apparatebau. – Innensechskant-Schrauben haben kleinere Schlüsselweiten als Aussensechskant-Schrauben, das heisst auch wirtschaftlichere Konstruktionen durch kleinere Abmessungen. – Die wichtigsten Identifikationsmasse finden Sie in den Produktbeschreibungen der jeweiligen Kataloggruppe.
© Bossard, F-de-2017.01
Innensechsrund nach ISO 10664 – Die Entwicklung des Innensechsrund-Antriebes war ein Meilenstein in der Entstehung anwendungsgerechter Kraftangriffe für Hand- und automatische Montage und er findet immer mehr Anwendung auf der ganzen Welt. – Im Vergleich zu herkömmlichen Kreuzschlitz- und Innensechskantantrieben zeichnet sich dieses Antriebssystem durch geringe Abnutzung und niedrige Anpresskräfte aus. Das typische Herausspringen «cam out» der Werkzeuge konnte eliminiert und die Kraftübertragung verbessert werden. – Die wichtigsten Identifikationsmasse finden Sie in den Produktbeschreibungen der jeweiligen Kataloggruppe.
www.bossard.com
F.075
T
Auslegung, Konstruktion, Montage Konstruktionsempfehlungen
Torx plus® – Der Torx plus®-Antrieb wird gegenüber dem InnensechsrundAntrieb (Torx®), welcher durch eine Folge von Radien definiert wird, über Elipsen definiert und verbessert das ursprüngliche Innensechsrund-Design. – Das Torx plus®-System ist mit den vorhandenen Werkzeugen des Innensechsrund (Torx®)-Systems kompatibel! – Die speziellen Vorteile der Torx plus®-Geometrie erschliessen sich dem Anwender jedoch nur bei Verwendung von Torx plus®-Schrauberbits (Werkzeug) und bei Verwendung in Schraubautomaten. – Die wichtigsten Identifikationsmasse finden Sie in den Produktbeschreibungen der jeweiligen Kataloggruppe. Technische Vorteile der Innensechsrund- und Torx plus®Antriebe und ihr wirtschaftlicher Nutzen – Kein axialer Anpressdruck, wie bei der Montage von Kreuzschlitzschrauben. – Einwandfreie Eignung für die Anziehdrehmomente aller genormten Festigkeitsklassen. – Keine Beschädigung des Innenantriebes, damit immer einwandfrei lösbar. Extrem niedriger Werkzeugverschleiss. – Grosses Rationalisierungs-Potential in der Verbindungs-Technik, da sicherer Antrieb für alle Schrauben. – Kreisrunder, kleiner, material- und platzsparender Kopf, entsprechend Zylinderschrauben DIN 84, DIN 7984, aber trotzdem voll belastbar und allen Anforderungen bezüglich einer maximal zulässigen Flächenpressung entsprechend. – Keine Probleme bei der Montage von Linsenschrauben ISO 7380 und Senkschrauben DIN 7991. Die hohe Festigkeit 010.9 dieser Schrauben, die nur einer Verbesserung der Innensechskantfestigkeit dient, kann für Schrauben mit Innensechsrund zugunsten einer besseren Zähigkeit auf 08.8 zurückgenommen werden. Vorteile des Innensechsrund- und Torx plus®Schraubensystems Das Innensechsrund- und Torx plus®-Schraubensystem bietet Vorteile aufgrund seiner besonderen Konstruktionsmerkmale. 15°
60° Kraftangriffswinkel beim Innensechskant-Antrieb
15° Kraftangriffswinkel beim Innensechsrund-Antrieb
– Der tatsächliche Angriffswinkel beträgt bei Innensechsrund 15° und bei Torx plus® 0°. Damit wird die eingesetzte Kraft auch wirklich zum Antrieb der Schraube verwendet. Die Innensechsrund- und die Torx plus®-Geometrie verlängert somit die Lebenszeit der Schrauberbits um bis zu 100 %.
T
F.076
0°
0° Kraftangriffswinkel beim Torx plus®-Antrieb
– Der Querschnitt des Torx plus®-Antriebes ist im Vergleich zum Innensechsrund noch zusätzlich verstärkt. Dadurch wird die Torsionsfestigkeit der Antriebswerkzeuge noch erhöht. – Die geringe Abschrägung des Kraftangriffs ermöglicht einen besseren Sitz der Antriebswerkzeuge selbst bei geringen Eindringtiefen.
www.bossard.com
© Bossard, F-de-2017.01
60°
Auslegung, Konstruktion, Montage Montagewerkzeuge
Schraubenantriebe und zugeordnete Werkzeuggrössen Innensechskant-Schlüsselweiten Gewinde
M1,4 M1,6 M2 M2,5 M3 M4 M5 M6 M8 M10 M12 M14 M16 M18 M20 M22 M24 M27 M30 M33 M36 M42 M48
Normbezug DIN 912 ISO 4762 DIN 6912
DIN 7984
DIN 7991
DIN 913/914 DIN 915/916 ISO 4026/4027 ISO 4028/4029
ISO 7379
ISO 7380
1,3 1,5 1,5 2 2,5 3 4 5 6 8 10 12 14 14 17 17 19 19 22 24 27 32 36
– – – – 2 2,5 3 4 5 7 8 10 12 12 14 14 17 – – – – – –
– – – 1,5 2 2,5 3 4 5 6 8 10 10 12 12 14 14 – – – – – –
0,7 0,7 0,9 1,3 1,5 2 2,5 3 4 5 6 6 8 10 10 12 12 – – – – – –
– – – – – – – 3 4 5 6 – 8 – 10 – 12 – – – – – –
– – – – 2 2,5 3 4 5 6 8 – 10 – – – – – – – – – –
Innensechsrund-Grössen1) metrische Schrauben
Holzschrauben
Gewinde
Antrieb
Nenn-∅
Antrieb
M2 M2,5 M3 M4 M5 M6 M8 M10
T6 T8 T10 T20 T25 T30 T40 T50
3 3,5 4 4,5 5 6 7 –
T10 T15 T15 T25 T25 T25 T30 –
X6 X8 X10 X20 X25 X30 X40 X50
Blechschrauben X10 X15 X15 X25 X25 X25 X30 –
Gewinde
Antrieb
ST 2,2 ST 2,9 ST 3,5 ST 3,9 ST 4,2 ST 4,8 ST 5,5 ST 6,3
– – – – – – – –
X6 X10 X15 X15 X20 X25 X25 X30
Antriebstyp: – T = Torx® – X = Innensechsrund nach ISO 10664
© Bossard, F-de-2017.01
1)
Richtwerte basieren auf Produktnormen. Spezielle Werksnormen oder Brand-Produkte können davon abweichen.
www.bossard.com
F.077
T
Auslegung, Konstruktion, Montage Montagewerkzeuge
Sechskantschlüsselweiten Gewinde
M1,6 M2 M2,5 M3 M3,5 M4 M5 M6 M7 M8 M10 M12 M14 M16 M18 M20 M22 M24 M27 M30 M33 M36 M39 M42 M45 M48
T
Sechskant-Flanschprodukte
DIN
ISO
DIN
ISO
DIN
DIN
DIN/ISO/EN
558 601 931 933 934 960 961 7990 7968 (571)1)
4018 4016 4014 4017 4032 8765 8676
6914 6915 7999
7412 7414
561
schwer ≤ M10 leicht > M10 6921
leicht ISO 4162 EN 1662
– – – – – – – – – – 16 18 21 – – – 34 – – – – – – – – –
– – – – – – – – – – – 22 – 27 – 32 36 41 46 50 – 60 – – – –
– – – – – – – – – – – 21 – – – 34 – – – – – – – – – –
– – – – – – – 8 – 10 13 16 – 18 – 24 – 30 – 36 – 46 – 55 – 65
– – – – – – 8 10 – 13 15 16 18 21 – 27 – – – – – – – – – –
– – – – – – 7 8 – 10 13 15 (EN16) 18 21 – 27 – – – – – – – – – –
3,2 4 5 5,5 6 7 8 10 11 (12)1) 13 17 19 22 24 27 30 32 36 41 46 50 55 60 65 70 75
schwer EN 1665 Muttern ISO 4161 EN 1661 EN 1663 EN 1664 DIN 6923 DIN 6926 DIN 6927
– – – – – – 8 10 – 13 15 (EN16) 18 21 24 – 30 – – – – – – – – – –
für Holzschrauben
F.078
www.bossard.com
© Bossard, F-de-2017.01
1)
Normbezug Sechskant-Produkte
Metrisches ISO-Gewinde Metrisches ISO-Gewinde
Allgemeines Von den Gewindemassen und der Profiltreue hängt es ab: – ob auf die Gewindeflanken noch eine Schutzschicht aufgebracht werden kann – ob die zu fügenden Teile bei Montage ohne Schwierigkeiten und ohne Nacharbeit verschraubt werden können – ob das Gewinde die Kräfte übertragen kann, für die die Bauteile dimensioniert wurden.
Der massliche Spielraum, mit dem die Gewindeherstellung auskommt, ist ausserordentlich klein. Begriffe und Passungssysteme sind schwer vorstellbar. Als Hilfe werden in den folgenden Bildern Masse und Toleranzen erklärt.
Grundbegriffe und Nennmasse
d2 Flankendurchmesser
60° Bolzen
P Steigung
Mutter
d Ausssendurchmesser
D2 Flankendurchmesser
D1 Kerndurchmesser
Mutter D Aussendurchmesser
Das Masssystem für Gewinde baut auf den Nennmassen für Gewinde, Flanken- und Kerndurchmesser auf.
D Nennmass des Gewindes
nach ISO 724
Bolzen
Spielpassung am metrischen ISO-Gewinde
nach ISO 965
Schrauben- und Muttergewinde haben unterschiedliche Toleranzlagen, wobei die Schraubengewindeabmessungen sich am Nennmass und darunter bewegen, die Muttergewindeabmessungen am Nennmass und darüber.
Bolzen
Flanken-Ø Kleinstmass Flanken-Ø Grösstmass
es 2
Aussen-Ø Grösstmass
Aussen-Ø Kleinstmass
Td2 2
TD1 2 Kern-Ø Kleinstmass
Kern-Ø Grösstmass
Flanken-Ø Kleinstmass
Td 2
El 2
TD2 2 Flanken-Ø Grösstmass
Seite F.034
Aussen-Ø Kleinstmass
O bergrenze der Schichtdicken für metrische ISO-Gewinde
Ausse-Ø Grösstmass
Daraus ergibt sich das notwendige Spiel und ein definierter Bereich für zulässige galvanische Schichtdicken: Ein beschichtetes Schraubengewinde darf nie die Nennmasse überschreiten, ein beschichtetes Muttergewinde darf diese nie unterschreiten.
Mutter
Toleranzfelder für handelsübliche Schrauben und Muttern
Bolzen 6g
Oberflächenzustand
6G
6e
blank (mit grossem Spiel) oder für sehr dicke galvanische Schutzschichten
blank, phosphatiert oder für normale galvanische Schutzschichten (Standard)
Blanke Schraubengewinde werden mit 6g-Ringlehren auf Gängigkeit geprüft, verzinkt mit 6h-Ringlehren.
www.bossard.com
6H
4 5 6 7 8
6g
Grössere Zahl bedeutet grössere Toleranz.
6G
6e
Spiel vor Aufbringen von Schutzüberzügen
–
G H h g f e
Bolzengewinde Muttergewinde
Mutter 6H
Toleranzlage steigungsabhängige Abmasse für verschiedene Toleranzlagen sind in ISO 965 zu finden.
Aussen-Ø Flanken-Ø
© Bossard, F-de-2017.01
Die Gewindenorm ISO 965 empfiehlt Toleranzfelder, die zu dem gewünschten Spiel führen. Für Gewinde ≥ M1,4 sind folgende Toleranzfelder üblich:
Toleranzqualität durchmesserabhängige Toleranzen für verschiedene Toleranzqualitäten sind in ISO 965 zu finden.
Aussen-Ø Flanken-Ø
nach ISO 965
F.079
T
Metrisches ISO-Gewinde Metrisches ISO-Gewinde
Grenzmasse für Regelgewinde
nach ISO 965
Schrauben, Toleranz 6g (*6h) Gewinde Einschraublänge normal M1* M1,2* M1,4* M1,6 M1,8 M2 M2,5 M3 M3,5 M4 M5 M6 M7 M8 M10 M12 M14 M16 M18 M20 M22 M24 M27 M30 M33 M36 M39
Aussen-∅
Muttern, Toleranz 6H (*5H) Flanken-∅
Kernradius
Gewinde Einschraublänge Flanken-∅
Kern-∅
[mm]
normal
von
bis
max.
min.
max.
min.
min.
0,6 0,6 0,7 0,8 0,8 1 1,3 1,5 1,7 2 2,5 3 3 4 5 6 8 8 10 10 10 12 12 15 15 18 18
1,7 1,7 2 2,6 2,6 3 3,8 4,5 5 6 7,5 9 9 12 15 18 24 24 30 30 30 36 36 45 45 53 53
1,000 1,200 1,400 1,581 1,781 1,981 2,480 2,980 3,479 3,978 4,976 5,974 6,974 7,972 9,968 11,966 13,962 15,962 17,958 19,958 21,958 23,952 26,952 29,947 32,947 35,940 38,940
0,933 1,133 1,325 1,496 1,696 1,886 2,380 2,874 3,354 3,838 4,826 5,794 6,794 7,760 9,732 11,701 13,682 15,682 17,623 19,623 21,623 23,577 26,577 29,522 32,522 35,465 38,465
0,838 1,038 1,205 1,354 1,554 1,721 2,188 2,655 3,089 3,523 4,456 5,324 6,324 7,160 8,994 10,829 12,663 14,663 16,334 18,334 20,334 22,003 25,003 27,674 30,674 33,342 26,342
0,785 0,985 1,149 1,291 1,491 1,654 2,117 2,580 3,004 3,433 4,361 5,212 6,212 7,042 8,862 10,679 12,503 14,503 16,164 18,164 20,164 21,803 24,803 27,462 30,462 33,118 26,118
0,031 0,031 0,038 0,044 0,044 0,050 0,056 0,063 0,075 0,088 0,100 0,125 0,125 0,156 0,188 0,219 0,250 0,250 0,313 0,313 0,313 0,375 0,375 0,438 0,438 0,500 0,500
von
bis
max.
min.
max.
min.
0,6 0,6 0,7 0,8 0,8 1 1,3 1,5 1,7 2 2,5 3 3 4 5 6 8 8 10 10 10 12 12 15 15 18 18
1,7 1,7 2 2,6 2,6 3 3,8 4,5 5 6 7,5 9 9 12 15 18 24 24 30 30 30 36 36 45 45 53 53
0,894 1,094 1,265 1,458 1,658 1,830 2,303 2,775 3,222 3,663 4,605 5,500 6,500 7,348 9,206 11,063 12,913 14,913 16,600 18,600 20,600 22,316 25,316 28,007 31,007 33,702 36,702
0,838 1,038 1,205 1,373 1,573 1,740 2,208 2,675 3,110 3,545 4,480 5,350 6,350 7,188 9,026 10,863 12,701 14,701 16,376 18,376 20,376 22,051 25,051 27,727 30,727 33,402 36,402
0,785 0,985 1,142 1,321 1,521 1,679 2,138 2,599 3,010 3,422 4,334 5,153 6,153 6,912 8,676 10,441 12,210 14,210 15,744 17,744 19,744 21,252 24,252 26,771 29,771 32,270 35,270
0,729 0,929 1,075 1,221 1,421 1,567 2,013 2,459 2,850 3,242 4,134 4,917 5,917 6,647 8,376 10,106 11,835 13,835 15,294 17,294 19,294 20,752 23,752 26,211 29,211 31,670 34,670
d [mm]
d2 [mm]
M1* M1,2* M1,4* M1,6 M1,8 M2 M2,5 M3 M3,5 M4 M5 M6 M7 M8 M10 M12 M14 M16 M18 M20 M22 M24 M27 M30 M33 M36 M39
D2 [mm]
D1 [mm]
Auswahlreihen für Regelgewinde
nach ISO 262 Reihe 1 Gewinde-Nenn-∅
M1,2
M1,6
M2
M2,5
M3
M4
M5
M6
M8
M10
M12
M16
M20
M24
M30
M36
M421) M481)
Steigung P [mm]
0,25
0,35
0,4
0,45
0,5
0,7
0,8
1
1,25
1,5
1,75
2
2,5
3
3,5
4
4,5
5
Reihe 2 Gewinde-Nenn-∅
M1,4
M1,8
M3,5
M7
M14
M18
M22
M27
M33
M39
M451)
Steigung P [mm]
0,3
0,35
0,6
1
2
2,5
2,5
3
3,5
4
4,5
T
Nicht in ISO 262:1973 enthalten
F.080
www.bossard.com
© Bossard, F-de-2017.01
1)
Metrisches ISO-Gewinde Metrisches ISO-Gewinde
Grenzmasse für Feingewinde
nach ISO 965
Schrauben mit Feingewinde, Toleranz 6g Gewinde
Einschraub länge normal
von M8x1 3 M10x1 3 M10x1,25 4 M12x1,25 4,5 M12x1,5 5,6 M14x1,5 5,6 M16x1,5 5,6 M18x1,5 5,6 M18x2 8 M20x1,5 5,6 M20x2 8 M22x1,5 5,6 M22x2 8 M24x2 8,5 M27x2 8,5 M30x2 8,5 M33x2 8,5 M36x3 12 M39x3 12
bis 9 9 12 13 16 16 16 16 24 16 24 16 24 25 25 25 25 36 36
Muttern mit Feingewinde, Toleranz 6H
Aussen-∅
Flanken-∅
d [mm]
d2 [mm]
max. 7,974 9,974 9,972 11,972 11,968 13,968 15,968 17,968 17,952 19,968 19,962 21,968 21,962 23,962 26,962 29,962 32,962 35,952 38,952
min. 7,794 9,794 9,760 11,760 11,732 13,732 15,732 17,762 17,682 19,732 19,682 21,732 21,682 23,682 26,682 29,682 32,682 35,577 38,577
Gewinde
Kern radius [mm]
max. 7,324 9,324 9,160 11,160 10,994 12,994 14,994 16,994 16,663 18,994 18,663 20,994 20,663 22,663 25,663 28,663 31,663 34,003 37,003
min. 7,212 9,212 9,042 11,028 10,854 12,854 14,854 16,854 16,503 18,854 18,503 20,854 20,503 22,493 25,483 28,493 31,493 33,803 36,803
min. 0,125 0,156 0,156 0,156 0,156 0,188 0,188 0,188 0,188 0,188 0,188 0,188 0,188 0,250 0,250 0,250 0,250 0,375 0,375
M8x1 M10x1 M10x1,25 M12x1,25 M12x1,5 M14x1,5 M16x1,5 M18x1,5 M18x2 M20x1,5 M20x2 M22x1,5 M22x2 M24x2 M27x2 M30x2 M33x2 M36x3 M39x3
Einschraub länge normal
Flanken-∅
von 3 3 4 4,5 5,6 5,6 5,6 5,6 8 5,6 8 5,6 8 8,5 8,5 8,5 8,5 12 12
max. 7,500 9,500 9,348 11,368 11,216 13,216 15,216 17,216 16,913 19,216 18,913 21,216 20,913 22,925 25,925 28,925 31,925 34,316 37,316
Kern-∅
D2 [mm]
bis 9 9 12 13 16 16 16 16 24 16 24 16 24 25 25 25 25 36 36
D1 [mm] min. 7,350 9,350 9,188 11,188 11,026 13,026 15,026 17,026 16,701 19,026 13,701 21,026 20,701 22,701 25,701 28,701 31,701 34,051 37,051
max. 7,153 9,153 8,912 10,912 10,676 12,676 14,676 16,676 16,210 18,676 18,210 20,676 20,210 22,210 25,210 28,210 31,210 33,252 36,252
min. 6,917 8,917 8,647 10,647 10,376 12,376 14,376 16,376 15,835 18,376 17,835 20,376 19,835 21,835 24,834 27,835 30,835 32,752 35,752
Auswahlreihen für Feingewinde
nach ISO 262 Reihe 1 Gewinde-Nenn-∅
M8
M10
M12
M16
M20
M24
M30
M36
Steigung P [mm]
1
1,25
1,25
1,5
1,5
2
2
3
–
11)
1,51)
–
21)
–
–
–
Reihe 2 Gewinde-Nenn-∅
M14
M18
M22
M27
M33
M39
Steigung P [mm]
1,5
1,5
1,5
2
2
3
–
21)
21)
–
–
–
1)
Nicht in ISO 262:1973 enthalten
© Bossard, F-de-2017.01
Erreichbare Toleranzen für Verbindungselemente aus Kunststoff Mass
bei Bolzengewinden
bei Muttergewinden
Aussen-Ø Kern-Ø Flanken-Ø Steigung
e8 2 x g8 2 x g8 ± 5 %
2 x G7 H7 2 x g8 ± 5 %
www.bossard.com
– Kopfmass, Bolzenlänge und Gewinde ähnlich DIN (Abweichungen nach VDI 2544). – Eingehaltene Toleranzen, 24 Stunden nach Fertigung gemessen. Für alle anderen Toleranzen gilt ISO 4759, Teil 1, jedoch mit Faktor 2 multipliziert. – Die technischen Angaben sind nur allgemein gehalten. Im Übrigen verweisen wir auf VDI 2544.
F.081
T
Toleranzen, Tabellen, Normen Toleranzen, Tabellen, Normen
Grundtoleranzen und Toleranzfelder
Auszug aus ISO 286-2
bis 3 über 3 bis 6 über 6 bis 10 über 10 bis 18 über 18 bis 30 über 30 bis 50 über 50 bis 80 über 80 bis 120 über 120 bis 180 über 180 bis 250 über 250 bis 315 über 315 bis 400 über 400 bis 500
T
Grundtoleranzen [mm]
Toleranzfelder für Innenmasse [mm]
IT11
IT12 IT13 IT14 IT15 IT16 IT17 D12
F8
H6
H7
H8
H9
H10
H11
H12
H13
H14
H15
0,06
0,1
+0,02 +0,006 +0,028 +0,01 +0,035 +0,013 +0,043 +0,016 +0,053 +0,02 +0,004 +0,025 +0,076 +0,03 +0,09 +0,036 +0,106 +0,043 +0,122 +0,05 +0,137 +0,056 +0,151 +0,062 +0,165 +0,068
+0,006 0 +0,008 0 +0,009 0 +0,011 0 +0,013 0 +0,016 0 +0,019 0 +0,022 0 +0,025 0 +0,029 0 +0,032 0 +0,036 0 +0,04 0
+0,01 0 +0,012 0 +0,015 0 +0,018 0 +0,021 0 +0,025 0 +0,03 0 +0,035 0 +0,04 0 +0,046 0 +0,052 0 +0,057 0 +0,063 0
+0,014 0 +0,018 0 +0,022 0 +0,027 0 +0,033 0 +0,039 0 +0,046 0 +0,054 0 +0,063 0 +0,072 0 +0,081 0 +0,089 0 +0,097 0
+0,025 0 +0,03 0 +0,036 0 +0,043 0 +0,052 0 +0,062 0 +0,074 0 +0,087 0 +0,1 0 +0,115 0 +0,13 0 +0,14 0 +0,155 0
+0,04 0 +0,048 0 +0,058 0 +0,07 0 +0,084 0 +0,1 0 +0,12 0 +0,14 0 +0,16 0 +0,185 0 +0,21 0 +0,23 0 +0,25 0
+0,06 0 +0,075 0 +0,09 0 +0,11 0 +0,13 0 +0,16 0 +0,19 0 +0,22 0 +0,25 0 +0,29 0 +0,32 0 +0,36 0 +0,4 0
+0,1 0 +0,12 0 +0,15 0 +0,18 0 +0,21 0 +0,25 0 +0,3 0 +0,35 0 +0,4 0 +0,46 0 +0,52 0 +0,57 0 +0,63 0
+0,14 0 +0,18 0 +0,22 0 +0,27 0 +0,33 0 +0,39 0 +0,46 0 +0,54 0 +0,63 0 +0,72 0 +0,81 0 +0,89 0 +0,97 0
+0,25 0 +0,3 0 +0,36 0 +0,43 0 +0,52 0 +0,62 0 +0,74 0 +0,87 0 +1,0 0 +1,15 0 +1,3 0 +1,4 0 +1,55 0
+0,4 0 +0,48 0 +0,58 0 +0,7 0 +0,84 0 +1,0 0 +1,2 0 +1,4 0 +1,6 0 +1,85 0 +2,1 0 +2,3 0 +2,5 0
0,14 0,25 0,4
0,075 0,12 0,18 0,3
0,6
1,0
0,48 0,75 1,2
0,09
0,15 0,22 0,36 0,58 0,9
1,5
0,11
0,18 0,27 0,43 0,7
1,1
1,8
0,13
0,21 0,33 0,52 0,84 1,3
2,1
0,16
0,25 0,39 0,62 1,0
1,6
2,5
0,19
0,3
0,46 0,74 1,2
1,9
3,0
0,22
0,35 0,54 0,87 1,4
2,2
3,5
0,25
0,4
2,5
4,0
0,29
0,46 0,72 1,15 1,85 2,9
4,6
0,32
0,52 0,81 1,3
2,1
3,2
5,2
0,36
0,57 0,89 1,4
2,3
3,6
5,7
0,4
0,63 0,97 1,55 2,5
4,0
6,3
0,63 1,0
1,6
+0,12 +0,02 +0,15 +0,03 +0,19 +0,04 +0,23 +0,05 +0,275 +0,065 +0,33 +0,08 +0,4 +0,1 +0,47 +0,12 +0,545 +0,145 +0,63 +0,17 +0,71 +0,19 +0,78 +0,21 +0,86 +0,23
Nenn– mass– bereich
d12
f9
h6
h7
h8
h9
h10
h11
h12
h13
h14
h15
h16
h17 js14
bis 3 über 3 bis 6 über 6 bis 10 über 10 bis 18 über 18 bis 30 über 30 bis 50 über 50 bis 80 über 80 bis 120 über 120 bis 180 über 180 bis 250 über 250 bis 315 über 315 bis 400 über 400 bis 500
–0,02 –0,12 –0,03 –0,15 –0,04 –0,19 –0,05 –0,23 –0,065 –0,275 –0,08 –0,33 –0,1 –0,4 –0,12 –0,47 –0,145 –0,545 –0,17 –0,63 –0,19 –0,71 –0,21 –0,78 –0,23 –0,86
–0,006 –0,031 –0,01 –0,04 –0,013 –0,049 –0,016 –0,059 –0,02 –0,070 –0,025 –0,087 –0,03 –0,104 –0,036 –0,123 –0,043 –0,143 –0,05 –0,165 –0,056 –0,185 –0,062 –0,202 –0,068 –0,223
0 –0,006 0 –0,008 0 –0,009 0 –0,011 0 –0,013 0 –0,016 0 –0,019 0 –0,022 0 –0,025 0 –0,029 0 –0,032 0 –0,036 0 –0,04
0 –0,01 0 –0,012 0 –0,015 0 –0,018 0 –0,021 0 –0,025 0 –0,03 0 –0,035 0 –0,04 0 –0,046 0 –0,052 0 –0,057 0 –0,063
0 –0,014 0 –0,018 0 –0,022 0 –0,027 0 –0,033 0 –0,039 0 –0,046 0 –0,054 0 –0,063 0 –0,072 0 –0,081 0 –0,089 0 –0,097
0 –0,025 0 –0,03 0 –0,036 0 –0,043 0 –0,052 0 –0,062 0 –0,074 0 –0,087 0 –0,1 0 –0,115 0 –0,13 0 –0,14 0 –0,155
0 –0,04 0 –0,048 0 –0,058 0 –0,07 0 –0,084 0 –0,1 0 –0,12 0 –0,14 0 –0,16 0 –0,185 0 –0,21 0 –0,23 0 –0,25
0 –0,06 0 –0,075 0 –0,09 0 –0,11 0 –0,13 0 –0,16 0 –0,19 0 –0,22 0 –0,25 0 –0,29 0 –0,32 0 –0,36 0 –0,4
0 –0,1 0 –0,12 0 –0,15 0 –0,18 0 –0,21 0 –0,25 0 –0,3 0 –0,35 0 –0,4 0 –0,46 0 –0,52 0 –0,57 0 –0,63
0 –0,14 0 –0,18 0 –0,22 0 –0,27 0 –0,33 0 –0,39 0 –0,46 0 –0,54 0 –0,63 0 –0,72 0 –0,81 0 –0,89 0 –0,97
0 –0,25 0 –0,3 0 –0,36 0 –0,43 0 –0,52 0 –0,62 0 –0,74 0 –0,87 0 –1,0 0 –1,15 0 –1,3 0 –1,4 0 –1,55
0 –0,4 0 –0,48 0 –0,58 0 –0,7 0 –0,84 0 –1,0 0 –1,2 0 –1,4 0 –1,6 0 –1,85 0 –2,1 0 –2,3 0 –2,5
0 –0,6 0 –0,75 0 –0,9 0 –1,1 0 –1,3 0 –1,6 0 –1,9 0 –2,2 0 –2,5 0 –2,9 0 –3,2 0 –3,6 0 –4,0
0 –1,0 0 –1,2 0 –1,5 0 –1,8 0 –2,1 0 –2,5 0 –3,0 0 –3,5 0 –4,0 0 –4,6 0 –5,2 0 –5,7 0 –6,3
F.082
Toleranzfelder für Aussenmasse [mm] js15
js16
js17
m6
±0,125 ±0,2
±0,3
±0,5
±0,15
±0,24
±0,375 ±0,6
±0,18
±0,29
±0,45
±0,75
±0,215 ±0,35
±0,55
±0,9
±0,26
±0,42
±0,65
±1,05
±0,31
±0,5
±0,8
±1,25
±0,37
±0,6
±0,95
±1,5
±0,435 ±0,7
±1,1
±1,75
±0,5
±1,25
±2,0
±0,575 ±0,925 ±1,45
±2,3
±0,65
±1,05
±1,6
±2,6
±0,7
±1,15
±1,8
±2,85
±0,775 ±1,25
±2,0
±3,15
+0,008 +0,002 +0,012 +0,004 +0,015 +0,006 +0,018 +0,007 +0,021 +0,008 +0,025 +0,009 +0,03 +0,011 +0,035 +0,013 +0,04 +0,015 +0,046 +0,017 +0,052 +0,02 +0,057 +0,021 +0,063 +0,023
±0,8
www.bossard.com
© Bossard, F-de-2017.01
Nennmass bereich
© Bossard, F-de-2017.01
Copyright Diese Dokumentation ist urheber- und lauterkeitsrechtlich geschützt. Alle Rechte vorbehalten, einschliesslich der Vervielfältigung, Übersetzung sowie Einspeicherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen. © Bossard AG, CH-6301 Zug, 2017.01 www.bossard.com
F.083
T
