Technische Information

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1 Technische Information Einfluss er Rechtwinkligkeit er Muttern auf ie Montagequalität Bei er Prouktion geschmieeter Schrauben un Muttern entstehen Imperfektionen. Einen hohen Einfluss auf ie Qualität er Schraubenmontage hat, neben er Oberflächengüte, besoners er tatsächliche Winkel zwischen Gewine un Mutternauflagefläche. Die Abweichungen weren als Gesamtplanlauftoleranz t (Abb.1) in er DIN EN ISO , Absatz efiniert. Abb.1: Gesamtplanlauftoleranz t nach DIN EN ISO ) nur bis Ø = s 0,8 ( s = Schlüsselweite) Die zulässigen Werte er Gesamtplanlauftoleranz t für Muttern ab M12 bis M52 sin in er folgenen Tabelle (Tab.1) aufgezeigt. Gewinenenn-Ø Tab.1: Gesamtplanlauftoleranz t nach DIN EN ISO , für Prouktklasse A un B Gewinenenn-Ø Gewinenenn-Ø Gewinenenn-Ø M12 0,25 M20 0,42 M30 0,63 M42 1) 0,44 M14 0,29 M22 0,46 M33 0,69 M45 1) 0,47 M16 0,34 M24 0,50 M36 0,76 M48 1) 0,50 M18 0,38 M27 0,57 M39 0,82 M52 1) 0,55 1) Die Norm erklärt nicht, warum ie Werte kleiner sin als bei M27. Je größer ie Abweichung, umso mehr Anteile es Drehmomentes weren für as Fügen er beien Flächen un einen gegebenenfalls erhöhte Reibung auf Grun er Kerbwirkung benötigt. Die üblichen Verbinungen sin außen tragene Schrauben. USt-Nr. DE Seite 1 von 5

2 Untersuchungen ergeben zusätzliche Reibwerterhöhungen von bis zu 20%. Hieraus ergibt sich ein ungeplanter Verlust an Vorspannkraft. Viele Hersteller haben bereits reagiert un setzen, wie z.b. in er Automobilinustrie, urch Formänerungen, wie konvexe Auflageflächen an en Schraubenköpfen zur Reuzierung es Hebelarms von Gewinemitte bis Außenran er Auflagefläche, innen tragene Schrauben ein. Die Vorspannkraftverluste urch hohe Planlaufabweichung weren, ganz besoners bei Montage von Schraubverbinungen mit nieriger Steckgrenzauslastung, wegen es relativ hohen anteiligen Fügemoments recht hoch ausfallen. Es ist besser, eine hohe Streckgrenzauslastung um 70% R p0,2 vorzusehen. Hierzu gibt es eine Info unter / Ressourcen / Technische Informationen / Icon Montage (Han mit Schraubenschlüssel) / Optimale Schraubenauslastung. Bei Montagen über Drehmoment ist er eintretene Fehler bei hoher Streckgrenzauslastung relativ klein, afür ist er Fehler aus er Streuung es Reibungszahl µ recht groß. Aners ist es bei hyraulischen Vorspannen er Schraubverbinung (Bolt-Tensioning). Eine Schraube mit einem längeren Gewineüberstan (z.b. 1 Gewinenennurchmesser) wir mit einem hyraulischen Werkzeug vorgespannt. Die Mutter wir mit einem Hebel auf Block gereht, anschließen ie Vorspannkraft es Zyliners entlastet un amit ie Vorspannkraft in ie Schraube übertragen. Bei iesem Verfahren gibt es keinen Reibungseinfluss. Die sehr kleinen, maximal aufbringbaren Drehmomente beim Beiziehen er Mutter, können bei größeren Planlaufabweichungen er Mutter/n / es Schraubenkopfes zu erheblichen Vorspannkraftverlusten beim Fügen führen. Abhilfe schaffen ie in er folgenen Tabelle (Tab.2) beschriebenen Maßnahmen un eren Wirkungen. Tab.2: Maßnahmen un eren Wirkung zur Reuzierung es Vorspannkraftverlustes urch Fügen beim Bolt-Tensioning wieerholtes Aufbringen er Vorspannkraft un Beiziehen er Mutter Einsatz gespiegelter Mutter/n Einsatz gespant hergestellter Mutter/n Wirkung relativ gering Wirkung hoch Wirkung am höchsten Die jeweiligen Arten er Muttern weren im folgenen Beschrieben. Stanarmutter (Abb.2) Die übliche Mutter ist geschmieet un hat eine hohe zulässige Abweichung in er Gesamtplanlaufabweichung. Zu beachten ist auch ie ürftige Qualität er Auflagefläche. Kerben führen bei rehmomentgesteuerten Montageverfahren zu sehr hohen Reibwertstreuungen un amit zu erheblichen Vorspannkraftverlusten. USt-Nr. DE Seite 2 von 5

3 Abb.2: genormte Stanarmutter nach DIN Gespiegelte Muttern (Abb.3) Zur Erzeugung einer nierigen Planlaufabweichung wir ie Mutter im Gewine aufgenommen un ie Auflagefläche plan gereht. Dieser zusätzliche Aufwan verteuert ie Mutter. Abb.3: gespiegelte Mutter USt-Nr. DE Seite 3 von 5

4 Gespante Muttern (Abb.4) Auf einer CNC-Maschine weren ie Muttern in einer Aufnahme gereht/gefräst un ie Gewine geschnitten. Durch iesen Herstellungsprozess ist ie Abweichung am nierigsten. Abb.4: gespante Mutter Gespant hergestellte Muttern sin urch ie Art er Herstellung am teuersten. Trotz er Mehrkosten bestehen immer mehr Hersteller un Betreiber auf ie grunsätzliche Verwenung ieser Muttern, weil as Erreichen es gewünschten Montagevorspannkraftergebnis wichtiger ist als ie im Verhältnis gering ausfallenen Montagekosten. Die Gesamtplanlauftoleranzen gespiegelter Muttern un gespant hergestellter Muttern sin eutlich nieriger als bei genormten Muttern (Tab.3). Tab.3: Vergleich er Gesamtplanlauftoleranzen genormte Mutter gespiegelte Mutter gespant hergestellte Mutter 0,25 bis 0,82 je nach Ø (siehe Tabelle 1) < 0,2 < 0,1 Bei er Betrachtung er im Verhältnis zum Gesamtaufwan für eine Schraubverbinung nierigen Bauteilepreise (Abb.5) fällt auf, ass ie Mehrkosten optimierter Muttern kaum ins Gewicht fallen un vom besseren Montageergebnis übertroffen weren. USt-Nr. DE Seite 4 von 5

5 Abb.5: Kosten einer Schraubverbinung Quelle: Frierich, Hoffmann, Bohlener; Innovative mechanical fastening systems for new materials, ASME, Orlano, Paper IMECE ,11.05 Leier weren Schrauben un Muttern in ihrer Beeutung häufig unterschätz un kaufmännisch em C-Teile-Management untergeornet. Es gilt zu beachten, ass sie sicherheitsrelevante Bauteile sin. Ihr Versagen verursacht oft hohe Schäen un kann Gefahr für Mensch un Umwelt beeuten. Mehr zu Schrauben, Flanschen, Dichtungen un Dichtsystemen un eren Montage finen Sie in em von uns herausgegebenen Dichtungsvaemecum (ISBN-13: , PP Publico Publications, un in er lizensierten Übersetzung er ASME PCC zur Montage von genormten Stahlflanschverbinungen (ISBN-13: , PP Publico Publications, Weitere interessante Informationen zu verschieenen Themen finen Sie auf er Homepage Zur technischen Beratung stehe ich Ihnen selbstverstänlich gerne auch kurzfristig persönlich zur Verfügung. Mit freunlichen Grüßen aus Bremen Peter Thomsen Haftungsausschluss: Die Inhalte er Regeln sin zum Teil zitiert, zum Teil in en Worten er Regeln wieergegeben, ie Anmerkungen un Auslegungen beruhen auf langjähriger Erfahrung, ienen er Entscheiungshilfe un begrünen keinen Anspruch auf Gewährleistung. Peter Thomsen / flangevali Stan USt-Nr. DE Seite 5 von 5