SCHATZ -SERVICE Schraubanalysen im SCHATZ-Labor und in der Montage vor Ort

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Damian Kurzmann
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1 SCHATZ -SERVICE Schraubanalysen im SCHATZ-Labor und in der Montage vor Ort - Überprüfung von Verbindungselementen - Analyse von Montagevorgängen - Auslegung von Schraubverbindungen

2 Schraubanalysen SCHATZ analysiert für Sie Verbindungselemente, Schraubverbindungen und Montagevorgänge Mit dem Laborsystem SCHATZ-ANALYSE können in unserem Labor Schraubversuche an Verbindungselementen bis Nm durchgeführt werden. Wichtige Montageparameter werden hier analysiert und dokumentiert. Mit unserem tragbaren Analysesystem für Schraubuntersuchungen vor Ort können wir für Sie ermitteln, ob die Montage optimal verläuft und die Schraubverbindung in der Lage ist, den Reibschluss zu halten und das Dichtpressen zu gewährleisten. Messbare Größen in Schraubverbindungen Drehmoment Das Drehmoment ist die meistbenutzte Messgröße in der Montage. Es muss gewährleistet sein, dass die Drehmomenttoleranz die Reibungszahlen berücksichtigt und die Mindestvorspannkraft sicherstellt. s F Vorspannkraft Die Vorspannkraft muss so ausgelegt sein, dass äußere Kräfte die verschraubten Teile nicht gegeneinander bewegen und die Schraube nicht bricht oder sich plastisch verformt. Fügemoment Beim Fügen der Schraubverbindung muss gewährleistet sein, dass alle verschraubten Teile vollständig miteinander gefügt sind, bevor die Schraube auf das Enddrehmoment montiert wird.

3 Drehwinkel Der Drehwinkel beschreibt die Drehung des Schraubenkopfes, die notwendig ist, um das Anziehdrehmoment zu erreichen. Der Drehwinkel ist eine indirekte Messung der Längenänderung der Schraube. Streckgrenze Die Streckgrenze, der Übergang von der elastischen zur plastischen Verformung, kann durch die Messung von Drehmoment und Drehwinkel unabhängig von den Reibeinflüssen der Schraube ermittelt werden. Differenzenquotient Der Differenzenquotient beschreibt das Verhältnis von Drehmoment zu Drehwinkel. Aus dem Anstiegsverhältnis können Rückschlüsse auf Schraubfallhärte und Materialqualität gezogen werden. Nm Bruchgrenze Die Bruchgrenze gibt Aufschluss über Kenngrößen, die zur Montagevorschrift ins Verhältnis gesetzt werden können und somit eine Aussage über die Auslegung der Toleranzen zulassen. Setzverhalten Fließen von elastischen Fügematerialien oder plastische Verformungen führen zu einem Vorspannkraftverlust nach der Montage. Dieser muss experimentell ermittelt werden. Stick-Slip-Effekt Es handelt sich um ein Ruckgleiten, das bei besonders großen Unterschieden von Haftreibung und Gleitreibung entsteht, welche zu einer schnellen Bewegungsfolge von Haften, Verspannen, Trennen und Abgleiten führt.

4 Prüfung im Labor Prüfung vor Ort Die Anforderungen an die Qualität der Verbindungselemente sind immer mehr gestiegen. Insbesondere der hohe Automatisierungsgrad fordert einwandfreie Schrauben und Muttern. Während in früheren Zeiten der Werker die Schraube in die Hand genommen und begutachtet hat, müssen heute montagegerechte Teile verwendet werden, die gewährleisten, dass der Montageprozess nicht unterbrochen wird. In unserem Laboratorium prüfen wir für Sie die wichtigsten Anziehkennwerte: - Gesamtreibungszahl - Reibungszahl im Gewinde und in der Kopf- / Mutterauflage - Vorspannkraft oder Drehmoment an der Streckgrenze - Bruchkraft - Funktion des Verbindungselementes - Wasserstoffversprödung Die Parameter des Montageverfahrens werden auf Grundlage von abstrahierten Modellen berechnet, die auf Grund ihrer Abstraktion nur eine Annäherung an die tatsächlichen Bedingungen zulassen. Dem geht eine Reihe von Annahmen und Abschätzungen voraus, die als Grundlagen für die Auslegung der Schraubverbindung dienen. Wir überprüfen für Sie vor Ort im Montageprozess die wichtigsten Parameter für eine Schraubverbindung höchster Qualität: - Eindrehverhalten - Effekte beim Fügen der Teile - Differenzenquotient Drehmoment über Drehwinkel - Nachweis plastischer Verformungen - Setzverhalten - Eignung der Drehmomenttoleranzen.

5 Prüfteile Numerische Auswertungen Die Qualität von Schrauben und Muttern, die in der Montage verwendet werden, haben genau wie die Qualität der verschraubten Teile einen gewaltigen Einfluss auf die Qualität der Schraubverbindung. Veränderungen der Materialeigenschaften, der Geometrie der benutzten Teile, der Schmierung oder verschiedener anderer Oberflächenbedingungen können die Qualität der Schraubverbindung negativ beeinflussen, auch wenn das korrekte Drehmoment aufgebracht wird. Treten in der späteren Verwendung schon nach kurzer Zeit lockere Schrauben auf, obwohl diese vorher mit aller Sorgfalt montiert wurden, so lässt das verschiedene Schlüsse zu: - Schrauben und Muttern können sich in der Montage unterschiedlich verhalten - die Funktion, welche das Verbindungselement erfüllen muss, ist nicht gewährleistet - die mechanischen Eigenschaften der Verbindungselemente oder der verschraubten Teile sind nicht gewährleistet Zur Prüfung der Verbindungselemente gibt es eine Reihe von Vorschriften und Normen. Die Funktionsnormen sind für die Anwendung in der Montage die wichtigsten Normen. Diese beschreiben mechanische Eigenschaften und Toleranzen der Verbindungselemente, so dass diese ihre Funktion erfüllen. Es können unterschiedliche Reibungszahlen berechnet werden, um das Verhältnis von Drehmoment und Vorspannkraft zu beschreiben. Die Gesamtreibungszahl wird dabei ausschließlich verwendet, um einen Vergleich zwischen den Reibungsbedingungen von Schraubverbindungen zu beurteilen. Bestimmung der Gesamtreibungszahl µ tot T p F 2π µ tot = 0,577 * d2 *0,5D b Bestimmung der Gewindereibungszahl µ th T th p F 2π µ th = 0,577 * d2 Bestimmung der Reibungszahl in Kopf- oder Mutterauflage µ b T b µ b = 0,5Db * F d 2 : Flankendurchmesser des Schraubengewindes D b : Durchmesser der Schraubenkopfoder Mutterauflage F: Vorspannkraft p: Steigung des Gewindes T: Anziehdrehmoment T b : Reibungsdrehmoment in der Kopfauflage T th : Gewindedrehmoment µ th : Reibungszahl im Gewinde µ b : Reibungszahl in der Mutteroder Kopfauflage µ tot : Gesamtreibungszahl Als Ergebnis unserer Dienstleistung erhalten Sie dokumentierte Ergebnisse und Lösungsvorschläge für Ihr Problem.

6 11 Grafische Auswertungen Qualität sichern, Wissen steigern Wir halten Ihre Datenbank auf dem neuesten Normen- und Erkenntnisstand Grafikverlauf Anhand der grafischen Analyse werden die physikalischen Zusammenhänge, die während der Montage von Schraube oder Mutter ablaufen, sichtbar gemacht. Der Schraubverlauf lässt erkennen, ob die Schraube überdehnt wurde, wie sich Eindrehen und Fügen verhalten und welche Reibeigenschaften während der Montage vorliegen. Drehmoment in Nm Drehwinkel (summiert in Anzieheigenschaften, die ermittelt werden können Gesamtreibungszahl (μ tot Reibungszahl in der Kopfauflage (μ b Reibungszahl im Gewinde (μ th Vorspannkraft an der Streckgrenze (F y Vorspannkraft (F Anzieh- Drehmoment (T Messgrößen Auflagedrehmoment (T b Gewindedrehmoment (T W Drehwinkel (0 f Reibwertdiagramm Der grafische Verlauf Drehmoment über Vorspannkraft zeigt die Reibeigenschaften von Schraube oder Mutter über den gesamten Montagevorgang. Gesamtmoment in Nm Drehmoment an der Streckgrenze (T y Bruchkraft (F u Bruchdrehmoment (T u Die Anzieheigenschaften von Verbindungselementen können auf Grundlage der entsprechenden Messgrößen ermittelt werden Vorspannkraft in kn

7 Niederlassungen mit Reparatur- / Kalibrier-Service: Frankreich, USA Vertretungen mit Reparatur- / Kalibrier-Service: Großbritannien, Korea, Mexiko, Taiwan Vertretungen: Argentinien, Benelux, Brasilien, China, Griechenland, Indien, Italien, Japan, Österreich, Polen, Portugal, Schweiz, Schweden, Slowakei, Spanien, Südafrika, Türkei, Tschechische Republik 07/09 German Printed in Germany Layout: oh! Kommunikation SCHATZ AG Postfach D Remscheid Kölner Straße 71 D Remscheid Telefon +49 ( Telefax +49 ( info@schatz-mail.de

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