DEUTSCHE NORM DIN EN ISO Verbindungselemente Drehmoment/Vorspannkraft-Versuch (ISO 16047:2005); Deutsche Fassung EN ISO 16047:2005

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1 DEUTSCHE NORM DIN EN ISO Oktober 2005 X ICS Ersatz für DIN 946: Siehe jedoch Beginn der Gültigkeit Verbindungselemente Drehmoment/Vorspannkraft-Versuch (ISO 16047:2005); Deutsche Fassung EN ISO 16047:2005 Fasteners Torque/clamp force testing (ISO 16047:2005); German version EN ISO 16047:2005 Éléments de fixation Essais couple/tension (ISO 16047:2005); Version allemande EN ISO 16047:2005 Normenausschuss Mechanische Verbindungselemente (FMV) im DIN DIN Deutsches Institut für Normung e.v. Jede Art der Vervielfältigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut für Normung e. V., Berlin, gestattet. Alleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, Berlin Gesamtumfang 24 Seiten Preisgruppe AW$

2 DIN EN ISO 16047: Beginn der Gültigkeit Diese Norm gilt ab DIN 946: darf im Bereich der Luftfahrtindustrie weiter angewendet werden und gilt nur für bestehende Konstruktionen (keine Neukonstruktionen). Nationales Vorwort Diese Norm ist identisch mit der Europäischen Norm EN ISO 16047:2005, in die die Internationale Norm ISO 16047:2005 unverändert übernommen wurde. Die Internationale Norm ISO wurde vom ISO/TC 2/SC 1 Mechanische Eigenschaften von Verbindungselementen unter Mitwirkung des FMV-AA 2.7 Spezielle Prüfverfahren erstellt. Für die im Abschnitt 2 angegebenen Internationalen Normen wird im Folgenden auf die entsprechenden Deutschen Normen hingewiesen: ISO 68-1 siehe DIN ISO 68-1 ISO 273 siehe DIN EN ISO siehe DIN EN ISO ISO siehe DIN EN ISO siehe DIN EN ISO ISO 4014 siehe DIN EN ISO 4014 ISO 4017 siehe DIN EN ISO 4017 ISO 4032 siehe DIN EN ISO 4032 ISO 4033 siehe DIN EN ISO 4033 ISO 4042 siehe DIN EN ISO 4042 ISO siehe DIN EN ISO ISO 4762 siehe DIN EN ISO 4762 ISO siehe DIN EN ISO ISO 8673 siehe DIN EN ISO 8673 ISO 8674 siehe DIN EN ISO 8674 ISO 8765 siehe DIN EN ISO 8765 Änderungen Gegenüber DIN 946: wurden folgende Änderungen vorgenommen: a) Titel geändert; b) Anwendungsbereich geändert; c) wesentliche Begriffe definiert; d) Symbole für geometrische und physikalische Größen teilweise geändert; e) Ermittlung des K-Faktors zusätzlich aufgenommen; f) Ermittlung des Drehmoment/Vorspannkraft-Verhältnisses zusätzlich aufgenommen; g) zwei unterschiedliche Härtetypen für die Gegenlage (Referenzunterlegteil) festgelegt; h) Maße und Rauheit des Referenzunterlegteiles geändert; i) Prüfung unter besonderen, zu vereinbarenden Bedingungen aufgenommen. Frühere Ausgaben DIN 946:

3 DIN EN ISO 16047: Nationaler Anhang NA (informativ) Literaturhinweise DIN 946:1991, Bestimmung der Reibungszahlen von Schrauben und Muttern unter festgelegten Bedingungen DIN EN 20273, Mechanische Verbindungselemente Durchgangslöcher für Schrauben DIN EN , Mechanische Eigenschaften von Verbindungselementen Teil 2: Muttern mit festgelegten Prüfkräften; Regelgewinde DIN EN ISO 898-1, Mechanische Eigenschaften von Verbindungselementen aus Kohlenstoffstahl und legiertem Stahl Teil 1: Schrauben DIN EN ISO 898-6, Mechanische Eigenschaften von Verbindungselementen Teil 6: Muttern mit festgelegten Prüfkräften; Feingewinde DIN EN ISO 4014, Sechskantschrauben mit Schaft, Produktklassen A und B DIN EN ISO 4017, Sechskantschrauben mit Gewinde bis Kopf, Produktklassen A und B DIN EN ISO 4032, Sechskantmuttern, Typ 1, Produktklassen A und B DIN EN ISO 4033, Sechskantmuttern, Typ 2, Produktklassen A und B DIN EN ISO 4042, Verbindungselemente Galvanische Überzüge DIN EN ISO , Toleranzen für Verbindungselemente Teil 3: Flache Scheiben für Schrauben und Muttern Produktklassen A und C DIN EN ISO 4762, Zylinderschrauben mit Innensechskant DIN EN ISO , Flache Scheiben Große Reihe Teil 1: Produktklasse A DIN EN ISO 8673, Sechskantmuttern, Typ 1, mit metrischem Feingewinde, Produktklassen A und B DIN EN ISO 8674, Sechskantmuttern, Typ 2, mit metrischem Feingewinde, Produktklassen A und B DIN EN ISO 8675, Niedrige Sechskantmuttern (mit Fase) mit metrischem Feingewinde, Produktklassen A und B DIN ISO 68-1, Metrisches ISO-Gewinde allgemeiner Anwendung Grundprofil Teil 1: Metrisches Gewinde 3

4 DIN EN ISO 16047: Leerseite 4

5 EUROPÄISCHE NORM EUROPEAN STANDARD NORME EUROPÉENNE EN ISO Februar 2005 ICS Deutsche Fassung Verbindungselemente Drehmoment/Vorspannkraft-Versuch (ISO 16047:2005) Fasteners Torque/clamp force testing (ISO 16047:2005) Éléments de fixation Essais couple/tension (ISO 16047:2005) Diese Europäische Norm wurde vom CEN am 17. Januar 2005 angenommen. Die CEN-Mitglieder sind gehalten, die CEN/CENELEC-Geschäftsordnung zu erfüllen, in der die Bedingungen festgelegt sind, unter denen dieser Europäischen Norm ohne jede Änderung der Status einer nationalen Norm zu geben ist. Auf dem letzten Stand befindliche Listen dieser nationalen Normen mit ihren bibliographischen Angaben sind beim Management-Zentrum oder bei jedem CEN-Mitglied auf Anfrage erhältlich. Diese Europäische Norm besteht in drei offiziellen Fassungen (Deutsch, Englisch, Französisch). Eine Fassung in einer anderen Sprache, die von einem CEN-Mitglied in eigener Verantwortung durch Übersetzung in seine Landessprache gemacht und dem Management- Zentrum mitgeteilt worden ist, hat den gleichen Status wie die offiziellen Fassungen. CEN-Mitglieder sind die nationalen Normungsinstitute von Belgien, Dänemark, Deutschland, Estland, Finnland, Frankreich, Griechenland, Irland, Island, Italien, Lettland, Litauen, Luxemburg, Malta, den Niederlanden, Norwegen, Österreich, Polen, Portugal, Schweden, der Schweiz, der Slowakei, Slowenien, Spanien, der Tschechischen Republik, Ungarn, dem Vereinigten Königreich und Zypern. EUROPÄISCHES KOMITEE FÜR NORMUNG EUROPEAN COMMITTEE FOR STANDARDIZATION COMITÉ EUROPÉEN DE NORMALISATION Management-Zentrum: rue de Stassart, CEN Alle Rechte der Verwertung, gleich in welcher Form und in welchem Verfahren, sind weltweit den nationalen Mitgliedern von CEN vorbehalten. B-1050 Brüssel Ref. Nr. EN ISO 16047:2005 D

6 Vorwort Dieses Dokument (EN ISO 16047:2005) wurde vom Technischen Komitee CEN/TC 185 Mechanische Verbindungselemente mit und ohne Gewinde und Zubehör, dessen Sekretariat vom DIN gehalten wird, in Zusammenarbeit mit dem Technischen Komitee ISO/TC 2 Fasteners erarbeitet. Diese Europäische Norm muss den Status einer nationalen Norm erhalten, entweder durch Veröffentlichung eines identischen Textes oder durch Anerkennung bis August 2005, und etwaige entgegenstehende nationale Normen müssen bis August 2005 zurückgezogen werden. Entsprechend der CEN/CENELEC-Geschäftsordnung sind die nationalen Normungsinstitute der folgenden Länder gehalten, diese Europäische Norm zu übernehmen: Belgien, Dänemark, Deutschland, Estland, Finnland, Frankreich, Griechenland, Irland, Island, Italien, Lettland, Litauen, Luxemburg, Malta, Niederlande, Norwegen, Österreich, Polen, Portugal, Schweden, Schweiz, Slowakei, Slowenien, Spanien, Tschechische Republik, Ungarn, Vereinigtes Königreich und Zypern. Anerkennungsnotiz Der Text von ISO 16047:2005 wurde vom CEN als EN ISO 16047:2005 ohne irgendeine Abänderung genehmigt. 2

7 Inhalt Vorwort Anwendungsbereich Normative Verweisungen Begriffe Symbole und ihre Bezeichnungen Kurzbeschreibung der Prüfung Allgemeines Bestimmung der Reibungszahlen Bestimmung des K-Faktors K Bestimmung des Verhältnisses T/F Messeinrichtung Prüfstand Versuchsaufbau Referenzteile Allgemeines Referenzauflageplatte oder Referenzunterlegscheibe Referenzmutter für Versuche an Schrauben Referenzschrauben für Versuche an Muttern Versuch unter Normbedingungen...12 Seite 9 Versuch unter besonderen Bedingungen Versuchsauswertung Bestimmung des K-Faktors K Bestimmung der Gesamtreibungszahl µ tot Bestimmung der Gewindereibungszahl µ th Bestimmung der Reibungszahl in der Kopf- oder Mutterauflage µ b Bestimmung der Vorspannkraft an der Streckgrenze F y Bestimmung des Anziehdrehmoments an der Streckgrenze T y Bestimmung der Bruchkraft F u Bestimmung des Bruchdrehmomentes T u Versuchsbericht Allgemeines Beschreibung der zu prüfenden Verbindungselemente Beschreibung der Referenzteile Prüfmaschine Versuchsaufbau Umgebungsbedingungen Besondere Bedingungen Versuchsergebnisse...18 Literaturhinweise...19 Anhang ZA (normativ) Normative Verweisungen auf internationale Publikationen mit ihren entsprechenden europäischen Publikationen

8 1 Anwendungsbereich Diese Internationale Norm legt die Bedingungen zur Durchführung von Drehmoment/Vorspannkraft- Versuchen für mechanische Verbindungselemente mit Gewinde und ähnliche Teile fest. Sie ist grundsätzlich für Schrauben und Muttern mit metrischem Gewinde der Abmessungen M3 bis M39 aus Kohlenstoffstahl und legiertem Stahl anwendbar, deren mechanische Eigenschaften in den Normen ISO 898-1, ISO oder ISO festgelegt sind. Sie ist auch anwendbar für Kombinationen anderer Verbindungselemente mit Außen- und Innengewinde nach ISO Sie ist nicht für Gewindestifte und ähnliche Teile, die keiner Zugspannung ausgesetzt sind, für gewindeformende Schrauben und für selbstsichernde Verbindungselemente anwendbar. Wenn nichts anderes vereinbart, sind die Versuche bei Raumtemperatur auszuführen. Versuche unter festgelegten Bedingungen sind jedoch in einem Temperaturbereich von 10 C bis 35 C durchzuführen. Dieses Verfahren erlaubt die Bestimmung der Anzieheigenschaften von mechanischen Verbindungselementen mit Gewinde und ähnlichen Teilen. 2 Normative Verweisungen Die folgenden zitierten Dokumente sind für die Anwendung dieses Dokumentes erforderlich. Bei datierten Verweisungen gilt nur die in Bezug genommene Ausgabe. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe des in Bezug genommenen Dokuments (einschließlich aller Änderungen). ISO 68-1, ISO general purpose screw threads Basic profile Part 1: Metric screw thread ISO 273:1979, Fasteners Clearance holes for bolts and screws ISO 898-1, Mechanical properties of fasteners made of carbon steel and alloy steel Part 1: Bolts, screws and studs ISO 898-2, Mechanical properties of fasteners Part 2: Nuts with specified proof load values Coarse thread ISO 898-6, Mechanical properties of fasteners Part 6: Nuts with specified proof load values Fine pitch thread ISO 4014, Hexagon head bolts Product grades A and B ISO 4017, Hexagon head screws Product grades A and B ISO 4032, Hexagon nuts, style 1 Product grades A and B ISO 4033, Hexagon nuts, style 2 Product grades A and B ISO 4042:1999, Fasteners Electroplated coatings ISO :2000, Tolerances for fasteners Part 3: Plain washers for bolts, screws and nuts Product grades A and C ISO 4762, Hexagon socket head cap screws ISO 6892, Metallic materials Tensile testing ISO , Plain washers Large series Product grade A 4

9 ISO 8673, Hexagon nuts, style 1, with metric fine pitch thread Product grades A and B ISO 8674, Hexagon nuts, style 2, with metric fine pitch thread Product grades A and B ISO 8765, Hexagon head bolts with metric fine pitch thread Product grades A and B ISO 15071, Hexagon bolts with flange Small series Product grade A ISO 15072, Hexagon bolts with flange with metric fine pitch thread Small series Product grade A 3 Begriffe Für die Anwendung dieses Dokumentes gelten die folgenden Begriffe. 3.1 Vorspannkraft F auf den Schraubenschaft wirkende axiale Zugkraft oder auf die verspannten Teile wirkende Druckkraft während des Anziehens 3.2 Vorspannkraft an der Streckgrenze F y Vorspannkraft, bei der sich der Schraubenschaft unter dem mehrachsigen Spannungszustand beim Anziehen überelastisch dehnt 3.3 Bruchkraft F u maximale Vorspannkraft, die unter dem mehrachsigen Spannungszustand beim Anziehen bis zum Bruch des Schraubenschaftes auftritt 3.4 Anziehdrehmoment T Drehmoment, das auf eine Mutter oder eine Schraube während des Anziehens wirkt 3.5 Drehmoment an der Streckgrenze T y Drehmoment, mit dem die Vorspannkraft an der Streckgrenze erreicht wird 3.6 Gewindedrehmoment T th Drehmoment, das über die gepaarten Gewinde auf den Bolzenschaft wirkt 3.7 Reibungsdrehmoment in der Auflagefläche T b Drehmoment, das beim Anziehen über die Auflageflächen auf die verspannten Teile wirkt 3.8 Bruchdrehmoment T u Drehmoment, mit dem die Bruchkraft erreicht wird 5

10 4 Symbole und ihre Bezeichnungen Siehe Tabelle 1. Tabelle 1 Symbole und ihre Bezeichnungen Symbol Bezeichnung d d 2 d 4 d h D b D o D p F F p F u F y Gewindenenndurchmesser Flankendurchmesser des Schraubengewindes Durchmesser des Durchgangslochs der Versuchseinrichtung Durchmesser des Durchgangslochs der Scheibe oder Auflageplatte (Nennwert) Durchmesser für das Reibungsmoment in der Schraubenkopf- oder Mutterauflage (theoretisch oder gemessen) Außendurchmesser der Auflagefläche d w min oder d k min (siehe Produktnormen) Durchmesser der ebenen Oberfläche der Auflageplatte Vorspannkraft Prüfkraft nach ISO 898-1, ISO oder ISO 898-6, je nachdem, was zutrifft Bruchkraft Vorspannkraft an der Streckgrenze 6 h Dicke der Referenzauflageplatte oder Referenzunterlegscheibe T K K-Faktor, K = F d L c L t P T T b T th T u T y Θ Klemmlänge Länge des vollständigen Gewindes zwischen den Auflageflächen Steigung des Gewindes Anziehdrehmoment Reibungsdrehmoment in der Auflagefläche Gewindedrehmoment Bruchdrehmoment Drehmoment an der Streckgrenze Drehwinkel µ b Reibungszahl in der Mutter- oder Kopfauflage µ th Reibungszahl im Gewinde µ tot Gesamtreibungszahl

11 5 Kurzbeschreibung der Prüfung 5.1 Allgemeines Es wird ein Anziehdrehmoment stetig in eine Schraubenverbindung eingeleitet, um eine Vorspannkraft mit dem Ziel zu erzeugen, eine oder mehrere der folgenden Anziehkennwerte zu messen bzw. zu bestimmen: K-Faktor, Gesamtreibungszahl, Reibungszahl im Gewinde, Reibungszahl in der Kopf- oder Mutterauflage, Vorspannkraft an der Streckgrenze, Drehmoment an der Streckgrenze und Bruchkraft. Im Bereich der elastischen Verformung wird eine lineare Beziehung zwischen Anziehdrehmoment und Vorspannkraft vorausgesetzt. ANMERKUNG Bei Stiftschrauben wird nur die Reibungszahl im Gewinde bestimmt. Es bestehen zwei unterschiedliche Ziele für den Versuch: a) Ermittlung der Anzieheigenschaften eines Verbindungselementes unter Normbedingungen (siehe Abschnitt 8), d. h. mit Referenzauflageteilen/Referenzunterlegscheiben der Typen HH oder HL, wie in und beschrieben, und mit Referenzmuttern oder Referenzschrauben, wie in 7.3 und 7.4 beschrieben. b) Ermittlung der Anzieheigenschaften von Verbindungselementen unter besonderen Bedingungen, siehe Abschnitt 9. Die Beziehungen zwischen den Anzieheigenschaften, die ermittelt werden können, und den zu messenden Messgrößen werden in Tabelle 2 gezeigt. Es gibt unterschiedliche Methoden (siehe 5.2 bis 5.4), um das Vorspannkraft/Drehmoment-Verhalten einer Schraubenverbindung mit unterschiedlichen Oberflächen und Schmierbedingungen zu beschreiben. Tabelle 2 Für die jeweiligen Anzieheigenschaften erforderliche Messgrößen Anzieheigenschaften, die ermittelt werden können zu messende Messgrößen Vorspannkraft Anziehdrehmoment Gewindedrehmoment Auflagedrehmoment Drehwinkel F T T th T b Θ Abschnitt K-Faktor K 10.1 Gesamtreibungszahl µ tot Reibungszahl im Gewinde µ th Reibungszahl in der Kopf- oder Mutterauflage µ b Vorspannkraft an der Streckgrenze F y Drehmoment an der Streckgrenze T y Bruchkraft F u 10.7 Bruchdehmoment T u

12 5.2 Bestimmung der Reibungszahlen Um die allgemeinen Reibungsbedingungen ohne Bezug auf die Form und Abmessung der Verbindungselemente beschreiben zu können, ist es zweckmäßig, die unterschiedlichen Reibungszahlen zu ermitteln (siehe 10.2 bis 10.4). Die Reibungszahl ist eine dimensionslose Zahl, die aus gemessenen physikalischen Eigenschaften berechnet wird und von der Art und der Geometrie der in Kontakt stehenden Oberflächen abhängt. Die erforderlichen Messungen sind relativ aufwändig, weil man Sensoren für die Vorspannkraft und mindestens zwei unterschiedliche Drehmomente sowie Angaben zu allen wichtigen geometrischen Einflussgrößen (d 2, P, D b ) braucht. Die ermittelten Reibungszahlen können in Drehmoment/Vorspannkraft-Berechnungen für alle Abmessungen der Verbindungselemente mit gleichen Reibungsbedingungen genutzt werden. 5.3 Bestimmung des K-Faktors K Die Messung ist einfacher, wenn der K-Faktor K, der nach der Beziehung K = T/(F d) berechnet wird, bestimmt wird, siehe In diesem Fall besteht ein Bezug zum Maß d. Das bedeutet, dass die Gültigkeit des K-Faktors auf eine Abmessung begrenzt ist. Zur Ermittlung ist es erforderlich, die Vorspannkraft F und das Anziehdrehmoment T zu messen. Der K-Faktor kann in Drehmoment/Vorspannkraft-Berechnungen nur für Verbindungselemente mit gleichen Reibungsbedingungen, gleichem Gewindenenndurchmesser d und gleicher Geometrie herangezogen werden. 5.4 Bestimmung des Verhältnisses T/F Das einfachste, aber am stärksten eingeschränkte Verfahren besteht darin, das Drehmoment/Vorspannkraft- Verhältnis zu messen. Das Verhältnis T/F ist nur gültig für die jeweilige Schraubenverbindung, die untersucht wird. Es sind keine Kenntnisse über Form und Abmessung der Verbindungselemente erforderlich. 6 Messeinrichtung 6.1 Prüfstand Der Prüfstand muss in der Lage sein, automatisch oder manuell ein Drehmoment und eine Drehung entweder in die Mutter oder in den Schraubenkopf einleiten. Er muss mit Messsensoren ausgerüstet sein, die die Messgrößen nach Tabelle 2 auf ± 2 % des Messwertes aufnehmen können, sofern nichts anderes vereinbart ist. Die Winkelmessung muss auf ± 2 oder ± 2 % des gemessenen Wertes erfolgen, wobei der jeweils größere Wert gilt. Zu Vergleichszwecken muss ein geregeltes kraftbetriebenes Werkzeug mit konstanter Drehzahl eingesetzt werden. Die Ergebnisse werden elektronisch aufgezeichnet. Es ist wichtig, dass die Steifigkeit der Prüfmaschine einschließlich der Kraftmesszellen und des Versuchsaufbaus während des Versuchs konstant bleibt. 6.2 Versuchsaufbau Der Versuchsaufbau muss einer Kombination von Vorspannkraft und Reibungsdrehmoment in der Auflagefläche standhalten, ohne dass messbare bleibende Verformungen oder Verschiebungen auftreten. Bild 1 zeigt die grundlegenden Anforderungen an den Versuchsaufbau. 8

13 a) Prüfung der Mutter b) Prüfung der Schraube Zur Prüfung von Stiftschrauben wird ein ähnlicher Versuchsaufbau verwendet. Es sollte jedoch nur das Mutterende geprüft werden. Vor der Prüfung ist das Einschraubende der Stiftschraube gegen Verdrehen zu sichern. Legende 1 Referenzauflageplatte, Referenzunterlegscheibe oder festgelegte Unterlegscheibe 2 Versuchsmutter 3 Referenzschraube 4 Versuchseinrichtung (verspannte Teile) 5 Versuchsschraube 6 Referenzmutter a b c Die Referenzauflage oder die Referenzunterlegscheibe sowie der Schraubenkopf oder die Mutter müssen gegen Verdrehung gesichert und axial ausgerichtet sein. L t sollte mindestens 1 d sein, wenn bis zur Streckgrenze oder bis zum Bruch angezogen wird. d 4 muss ISO 273:1979, Reihe fein, entsprechen. 7 Referenzteile 7.1 Allgemeines Bild 1 Versuchsaufbau und Einbau der Referenzteile Referenzteile sind die passenden Teile zu den Teilen, die geprüft werden sollen. Für die Prüfung von Schrauben oder Muttern unter festgelegten Bedingungen müssen Referenzteile (Referenzunterlegscheiben, Referenzauflageplatten, Referenzmuttern, Referenzschrauben) benutzt werden (siehe Bild 1). Diese Teile werden in 7.2 bis 7.4 beschrieben. Vor der Prüfung sind alle Spuren von Fett, Öl oder anderen Verunreinigungen zu entfernen. Die Referenzteile sind mit Ultraschall zu reinigen, wobei ein geeignetes Lösungsmittel, das der im Hinblick auf Gesundheit und Sicherheit geforderten Praxis entspricht, zu verwenden ist. Im Streitfall ist das Entfettungsverfahren zwischen den Vertragspartnern zu vereinbaren. 9

14 7.2 Referenzauflageplatte oder Referenzunterlegscheibe Typen Es ist eine Referenzauflageplatte oder eine Referenzunterlegscheibe mit hoher Härte (durchgehärtet, Typ HH) oder niedriger Härte (Typ HL) zu verwenden. Der Lieferer muss die Referenzauflageplatte oder Referenzunterlegscheibe und die Oberflächeneigenschaften entsprechend seiner Erfahrung auswählen, sofern nicht bei der Auftragsvorgabe mit dem Käufer etwa anderes vereinbart wurde Referenzauflageplatte oder Referenzunterlegscheibe Typ HH Härte: Die Härte muss im Bereich von 50 HRC bis 60 HRC liegen. Rauheit: Die Oberfläche muss eine Rauheit von R a 0,5 ± 0,3 haben. Durchgangsloch: Der Durchmesser des Durchgangsloches d h muss ISO 273:1979, Reihe mittel, entsprechen und darf weder Fase noch Einsenkung aufweisen. Dicke: Die Mindestdicke h der Referenzauflageplatte oder der Referenzunterlegscheibe muss ISO entsprechen. Dickenunterschied h am selben Teil: Siehe Tabelle 3; Bedeutung des Dickenunterschieds h am selben Teil, siehe ISO Ebenheit: Die Ebenheit muss den Anforderungen nach ISO :2000, Produktklasse A, entsprechen. Oberflächenzustand: a) blank, ohne Überzug, entfettet; b) galvanisch verzinkt A1J nach ISO 4042 und entfettet. Die Teile müssen gratfrei sein. Die Grundmaße der Referenzauflageplatte oder Referenzunterlegscheibe sind Bild 2 zu entnehmen Referenzauflageplatte oder Referenzunterlegscheibe Typ HL Härte: Die Härte muss im Bereich von 200 HV bis 300 HV liegen. Rauheit: Die Oberfläche muss eine maximale Rauheit von R a 1,6 für Dicken 3 mm und R a 3,2 für Dicken (3 < h 6) mm nach ISO haben. Durchgangsloch: Der Durchmesser des Durchgangsloches d h muss ISO 273:1979, Reihe mittel, entsprechen und darf weder Fase noch Einsenkung aufweisen. Dicke: Die Mindestdicke h der Referenzauflageplatte oder der Referenzauflagescheibe muss ISO entsprechen. Dickenunterschied h am selben Teil: Siehe Tabelle 3; Bedeutung des Dickenunterschieds h am selben Teil siehe ISO Ebenheit: Die Ebenheit muss den Anforderungen nach ISO :2000, Produktklasse A, entsprechen. 10

15 Oberflächenzustand: a) blank, ohne Überzug, entfettet; b) galvanisch verzinkt A1J nach ISO 4042:1999 und entfettet. Die Teile müssen gratfrei sein. Die Grundmaße der Referenzauflageplatte oder Referenzunterlegscheibe sind Bild 2 zu entnehmen. a Die äußere Kontur der Referenzauflageplatte oder Referenzunterlegscheibe ist nicht festgelegt. Sie muss jedoch eine ebene Fläche mit einem Durchmesser D p, der größer ist als der Außendurchmesser D o der zu prüfenden Schraube, Mutter oder Unterlegscheibe der Kombischraube, aufweisen. Bild 2 Referenzauflageplatte oder Referenzunterlegscheibe Typ HH und Typ HL Tabelle 3 Dickenunterschied h am selben Teil Maße in Millimeter d 3 bis 5 6 bis bis bis h 0,05 0,1 0,15 0,2 0,3 7.3 Referenzmutter für Versuche an Schrauben Für Versuche an Schrauben der Festigkeitsklasse 10.9 und niedriger muss die Referenzmutter ISO 4032 oder ISO 8673, Festigkeitsklasse 10, entsprechen. Für Versuche an Schrauben der Festigkeitsklasse 12.9 muss die Referenzmutter ISO 4033 oder ISO 8674, Festigkeitsklasse 12, entsprechen. Oberflächenzustand: a) blank, ohne Überzug, entfettet; b) galvanisch verzinkt A1J nach ISO 4042:1999 und entfettet. Werden kurze Schrauben oder das Einschraubende von Stiftschrauben geprüft, dann ist die Referenzmutter durch einen Block mit einem Loch mit Innengewinde zu ersetzen; die Einschraublänge muss mindestens 0,8 d betragen. 11

16 7.4 Referenzschrauben für Versuche an Muttern Für Versuche an Muttern müssen die Referenzschrauben ISO 4014, ISO 4017, ISO 4762, ISO 8765, ISO oder ISO entsprechen. Die Festigkeitsklasse muss mit der der zu untersuchenden Mutter übereinstimmen. Sie darf jedoch nicht unter der Festigkeitsklasse 8.8 liegen. Das Gewinde muss gerollt sein. Oberflächenzustand: a) blank, ohne Überzug, entfettet; b) galvanisch verzinkt A1J nach ISO 4042:1999 und entfettet. Abhängig vom Typ der zu untersuchenden Mutter muss der Gewindeüberstand 2 bis 7 Gewindegänge betragen, wenn die Mutter auf der Referenzauflageplatte oder Referenzunterlegscheibe aufliegt. Die Gewindelänge muss so groß sein, dass mindestens 2 volle Gewindegänge innerhalb der Klemmlänge liegen, wenn die Mutter angezogen ist. Die Referenzschraube muss eine flache Kuppe mit Fase aufweisen. Das Gewinde darf keine Grate und Verunreinigungen aufweisen, die den Anziehvorgang beeinflussen könnten. 8 Versuch unter Normbedingungen Für diesen Versuch müssen ein Versuchsstand und ein Versuchsaufbau nach 6.1 und 6.2 und Referenzteile nach Abschnitt 7 benutzt werden. Im Schiedsversuch dürfen die Teile nicht innerhalb von 24 h nach dem Aufbringen des Überzuges geprüft werden. Die Referenzteile müssen Raumtemperatur aufweisen. Wenn nicht anders vereinbart, dürfen die Referenzteile (Referenzschrauben, Referenzmuttern, Referenzauflageplatten oder Referenzscheiben) nur einmal verwendet werden. Wenn Versuche mit wiederbenutzten Referenzauflageplatten durchgeführt werden, muss der Ausgangszustand eindeutig identifiziert werden können. Die Referenzschraube oder die Referenzmutter muss auf der einen Seite des Versuchsaufbaus und die Referenzauflageplatte oder Referenzunterlegscheibe muss auf der anderen Seite gegen Verdrehen gesichert sein. Die Versuchsteile sind in den Versuchsstand einzubauen und Mutter oder Schraubenkopf sind, je nachdem, welches Teil sich frei drehen kann, durch Aufbringen des Anziehdrehmomentes anzuziehen (siehe Bild 1). Die Versuchsbedingungen müssen eindeutig bestimmbar sein (siehe Abschnitt 11), und der Versuch muss unter gleich bleibenden Bedingungen durchgeführt werden. Sofern nicht anders vereinbart, muss die Anziehdrehzahl 10 r/min bis 40 r/min für Gewinde M3 bis M16 und 5 r/min bis 15 r/min für Gewinde größer M16 und bis M39 betragen. Die Drehgeschwindigkeit muss konstant sein. 9 Versuch unter besonderen Bedingungen Für den Versuch sind ein Versuchsstand und ein Versuchsaufbau nach 6.1 und 6.2 zu benutzen. Jedoch müssen die Referenzschraube, Referenzmutter, Referenzauflageplatte oder Referenzscheibe und auch die Anziehgeschwindigkeit den zwischen den Vertragspartnern vereinbarten besonderen Bedingungen entsprechen. Wenn die Referenzteile nicht den Vorgaben nach 7.2 bis 7.4 entsprechen, müssen sie eindeutig im Versuchsbericht beschrieben sein. Wenn Kombischrauben oder Kombimuttern untersucht werden sollen, müssen die Vertragspartner die Versuchsbedingungen, z. B. ob die Scheibe während des Versuchs gegen Verdrehen zu sichern ist, vereinbaren. 12

17 10 Versuchsauswertung 10.1 Bestimmung des K-Faktors K Der K-Faktor wird aus dem Drehmoment/Vorspannkraft-Verhältnis nach folgender Gleichung bestimmt: K = T F d Wenn nicht anders vereinbart, muss die Bestimmung bei einem Vorspannkraftniveau erfolgen, das 75 % der Prüfkraft (0,75 F p ) des Referenzteiles oder des Prüfteiles beträgt, wobei der kleinere Wert gilt Bestimmung der Gesamtreibungszahl µ tot Auf der Grundlage der Gleichung für das Anziehdrehmoment T von Kellermann und Klein [1] 1 P π µ + th d2 Do d T = F + µ b 2 P 4 π 1154, µ th d2, h wird die Gesamtreibungszahl µ tot aus dem Verhältnis Anziehdrehmoment/Klemmkraft über die folgende Näherungsgleichung bestimmt. µ tot = Dabei ist D = b T P F 2 π 0,577 d 2 + 0,5 Db D + o d h 2 ANMERKUNG Der Fehler, der durch diese Näherung auftritt, ist ungefähr 1 % bis 2 %, was im Zusammenhang mit dieser Rechnung vernachlässigbar ist. Wenn der wirkliche (gemessene) Wert von D b verwendet werden soll, muss dies zwischen den Vertragsparteien vereinbart werden. Die Gesamtreibungszahl ist nur sinnvoll, um einen Vergleich zwischen unterschiedlichen Reibungsbedingungen von Schraubenverbindungen durchzuführen. Die Gleichung für die Gesamtreibungszahl basiert auf der Annahme, dass die Gewindereibungszahl und die Reibungszahl in den Auflageflächen gleich sind. Wenn nicht anders vereinbart, muss die Bestimmung bei einem Vorspannkraftniveau erfolgen, das 75 % der Prüfkraft (0,75 F p ) des Referenzteiles oder des Prüfteiles beträgt, wobei der kleinere Wert gilt. 13

18 10.3 Bestimmung der Gewindereibungszahl µ th Die Gewindereibungszahl wird aus dem Drehmoment/Vorspannkraft-Verhältnis nach folgender Gleichung bestimmt: µ th = T th P F 2 π 0,577 d2 Wenn nicht anders vereinbart, muss die Bestimmung bei einem Vorspannkraftniveau erfolgen, das 75 % der Prüfkraft (0,75 F p ) des Referenzteiles oder des Prüfteiles beträgt, wobei der kleinere Wert gilt. ANMERKUNG Das Gewindedrehmoment kann aus den Messungen des Anziehdrehmoments und des Auflagedrehmoments entsprechend der Gleichung T = T th T b berechnet werden Bestimmung der Reibungszahl in der Kopf- oder Mutterauflage µ b Die Reibungszahl in der Kopf- oder Mutterauflage wird aus dem Drehmoment/Vorspannkraft-Verhältnis nach folgender Gleichung bestimmt: 14 µ b = T b, 5 D F 0 b Dabei gilt für eine ringförmige Auflagefläche D b D = + o d h 2 Wenn der wirkliche (gemessene) Wert von D b verwendet werden soll, muss dies zwischen den Vertragsparteien vereinbart werden. Wenn nicht anders vereinbart, muss die Bestimmung bei einem Vorspannkraftniveau erfolgen, das 75 % der Prüfkraft (0,75 F p ) des Referenzteiles oder des Prüfteiles beträgt, wobei der kleinere Wert gilt. ANMERKUNG Das Auflagedrehmoment in der Kopf- oder Mutterauflage kann aus den Messungen des Anziehdrehmoments und des Gewindedrehmoments entsprechend der Gleichung T = T b T th berechnet werden Bestimmung der Vorspannkraft an der Streckgrenze F y Die Vorspannkraft an der Streckgrenze ist aus dem Vorspannkraft/Drehwinkel-Verhältnis oder einem gleichwertigen Verhältnis zu bestimmen. Es gibt mehrere Verfahren zur Bestimmung der Vorspannkraft an der Streckgrenze. Das anzuwendende Verfahren ist zwischen den Vertragspartnern zu vereinbaren.

19 10.6 Bestimmung des Anziehdrehmoments an der Streckgrenze T y Das Drehmoment an der Streckgrenze ist aus dem Vorspannkraft/Drehwinkel-Verhältnis oder dem Drehmoment/Vorspannkraft-Verhältnis zu bestimmen. Es gibt mehrere Verfahren zur Bestimmung des Anziehdrehmomentes an der Streckgrenze. Das anzuwendende Verfahren ist zwischen den Vertragspartnern zu vereinbaren Bestimmung der Bruchkraft F u Die Bruchkraft ist aus der Messung der maximalen Vorspannkraft, die während des Versuchs erreicht wird, zu bestimmen. Der Versuch ist bis zum Bruch des Verbindungselementes mit Gewinde durchzuführen. Wenn sich das Abstreifen des Gewindes andeutet, sollte der Versuch sofort nach Überschreiten der maximalen Vorspannkraft abgebrochen werden, da sich die abgestreiften Verbindungselemente nur schwer aus der Versuchseinrichtung entfernen lassen Bestimmung des Bruchdrehmomentes T u Das Bruchdrehmoment ist aus der Messung des maximalen Bruchdrehmomentes, das während des Versuchs erreicht wird, zu bestimmen. Der Versuch ist bis zum Bruch des Verbindungselementes mit Gewinde durchzuführen. Wenn sich das Abstreifen des Gewindes andeutet, sollte der Versuch sofort nach Überschreiten des maximalen Bruchdrehmomentes abgebrochen werden, da sich die abgestreiften Verbindungselemente nur schwer aus der Versuchseinrichtung entfernen lassen. 11 Versuchsbericht 11.1 Allgemeines Wenn über Anziehdaten berichtet wird, müssen die Versuchsbedingungen klar definiert sein. Der Versuchsbericht muss folgende Informationen enthalten, wobei Abweichungen von dieser Internationalen Norm deutlich erkennbar gemacht werden müssen Beschreibung der zu prüfenden Verbindungselemente Schrauben und Stiftschrauben Verbindliche Informationen: a) Normbezeichnung bei genormten Verbindungselementen; b) berechneter Wert von D b ; c) Art, Festigkeitsklasse, Gewinde, Schraubenlänge bei nicht genormten Verbindungselementen; d) Oberflächenüberzug; e) Schmierung; f) Herstellverfahren des Gewindes. Informationen, sofern gefordert: g) Ist-Werte der mechanischen Eigenschaften (Zugfestigkeit oder Härte); h) Oberflächenrauheit; i) Herstellverfahren des Verbindungselementes; j) weitere Informationen. 15

20 Muttern Verbindliche Informationen: a) Normbezeichnung bei genormten Verbindungselementen; b) berechneter Wert von D b ; c) Art, Festigkeitsklasse, Gewinde, Mutterhöhe bei nicht genormten Verbindungselementen; d) Oberflächenüberzug; e) Schmierung; f) Herstellverfahren des Gewindes. Informationen, sofern gefordert: g) Ist-Härte; h) Oberflächenrauheit; i) Herstellverfahren des Verbindungselementes; j) weitere Informationen Unterlegscheiben Verbindliche Informationen: a) Normbezeichnung bei genormten Scheiben; b) Maße und Toleranzen bei nicht genormten Unterlegteilen; c) Oberflächenzustand; d) Ist-Härte. Informationen, sofern gefordert: e) Oberflächenrauheit; f) Herstellverfahren; g) weitere Informationen Beschreibung der Referenzteile Referenzschrauben Entweder Beschreibung der Referenzschraube oder der Referenzschraube nach 7.4 oder für den Versuch unter besonderen Bedingungen, Beschreibung nach

21 Referenzmuttern Entweder Beschreibung der Referenzmutter nach 7.3 oder für den Versuch unter besonderen Bedingungen, Beschreibung nach Referenzunterlegteile Entweder Beschreibung des Referenzunterlegteils nach 7.2 oder für den Versuch unter besonderen Bedingungen, Beschreibung nach Prüfmaschine Folgende Informationen sind zu geben: a) Leistung; b) Typ und Messbereiche der Messeinrichtungen; c) Anziehdrehzahl; d) Antrieb (manuell oder kraftbetrieben) Versuchsaufbau Folgende Informationen sind zu geben: a) Klemmlänge L c ; b) Länge des vollständigen Gewindes zwischen den Auflageflächen L t ; c) angetriebenes Teil (Schraube oder Mutter) Umgebungsbedingungen Folgende Informationen sind zu geben: a) Temperatur; b) Luftfeuchtigkeit Besondere Bedingungen Diese sind zwischen den Vertragspartnern zu vereinbaren. 17

22 11.8 Versuchsergebnisse Gemessene Werte Folgende Informationen sind zu geben: a) Anzahl der Proben; b) D b -Wert, sofern nicht nach 10.2 oder 10.4 berechnet; c) Drehmoment bei einer festgelegten Klemmkraft oder bei einem festgelegten Drehmoment; d) Drehwinkel (falls gefordert) Ermittelte Werte (je nachdem, welcher gefordert wird) Folgende Informationen sind zu geben: a) K-Faktor; b) Drehmoment/Klemmkraft-Verhältnis T/F oder F/T; c) Gesamtreibungszahl µ tot ; d) Reibungszahl im Gewinde µ th ; e) Reibungszahl in der Mutter- oder Kopfauflage µ b Andere Ergebnisse Folgende Informationen sind zu geben: a) Ergebnisse, die zwischen den Vertragspartnern vereinbart wurden; b) andere Beobachtungen. 18

23 Literaturhinweise [1] Kellermann, R. und Klein, H.-C., Untersuchungen über den Einfluss der Reibung auf Vorspannung und Anzugsmoment von Schraubenverbindungen; Sonderdruck aus Zeitschrift Konstruktion 1955, Nummer 2, Springer-Verlag Berlin/Göttingen/Heidelberg 19

24 Anhang ZA (normativ) Normative Verweisungen auf internationale Publikationen mit ihren entsprechenden europäischen Publikationen Diese Europäische Norm enthält durch datierte oder undatierte Verweisungen Festlegungen aus anderen Publikationen. Diese normativen Verweisungen sind an den jeweiligen Stellen im Text zitiert, und die Publikationen sind nachstehend aufgeführt. Bei datierten Verweisungen gehören spätere Änderungen oder Überarbeitungen dieser Publikationen nur zu dieser Europäischen Norm, falls sie durch Änderung oder Überarbeitung eingearbeitet sind. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe der in Bezug genommenen Publikation (einschließlich Änderungen). ANMERKUNG Ist eine internationale Publikation durch gemeinsame Abweichungen modifiziert worden, gekennzeichnet durch (mod.), dann gilt die entsprechende EN/HD. Publikation Jahr Titel EN/HD Jahr ISO Fasteners Clearance holes for bolts and screws EN ISO Mechanical properties of fasteners made of carbon steel and alloy steel Part 1: Bolts, screws and studs EN ISO ISO Mechanical properties of fasteners Part 2: Nuts with specified proof load values Coarse thread 20 EN ISO Fasteners Electroplated coatings EN ISO ISO Tolerances for fasteners Part 3: Plain washers for bolts, screws and nuts Products grades A and C EN ISO ISO Hexagon socket head cap screws EN ISO ISO Plain washers Large series Part 1: Product grade A EN ISO