Technische informatie schroefdraad in dunne plaat

Informatie
HOOFDSTUK 1
1.1 Schroefdraad in dunne
plaat
Technische
informatie
schroefdraad in
dunne plaat
Bout-moer verbindingen worden
toegepast voor het demonteerbaar
bevestigen van componenten en
plaatdelen.
Daar losse moeren en ringen het
productieproces vertragen en bij
service zoekraken of in het product
kunnen vallen, wordt waar mogelijk
de schroefdraad onverliesbaar in het
plaatdeel geïntegreerd (figuur 1 t/m 3).
Schroefdraad kan op verschillende
manieren in het plaatdeel aangebracht
worden. In verband met de continue
Figuur 2: Inpersfelsmoer
vraag naar kostenreductie en de steeds
strenger wordende milieueisen en
ARBO wetgeving heeft het mechanisch
integreren van schroefdraadbevestigers
de voorkeur (tabel 4).
Figuur 3: Inpersmoer
Figuur 1: Blindklinkmoer
Onkenhout & Onkenhout BV • tel +31 (0)20 660 02 02 • fax +31 (0)20 690 42 46 • www.onkenhout.nl • [email protected]
Beluma nv • tel +32 (0)53 60 63 70 • fax +32 (0)53 60 63 99 • www.beluma.be • [email protected]
Informatie
Blindklinkbevestigers
Voordelen van het mechanisch aanbrengen van
Voor het éénzijdig (vanaf één zijde) aanbrengen van
schroefdraad in dunne plaat:
schroefdraad in plaatmateriaal zijn verschillende
schroefdraadbevestigers ontwikkeld, ieder met specifieke
• Montage in een geboord, gelaserd of gestanst gat,
eigenschappen. Eénzijdige montage wordt met name
resulterend in een nauwkeurige positionering van de
toegepast als het product slechts vanaf één zijde bereikbaar
bevestiger.
is of te groot is, zodat het product niet onder een pers
gebracht kan worden. Bij het aanbrengen van deze vorm
• Schoon productieproces, geen lasspetters,
van schroefdraad hoeft het te verbinden materiaal slechts
lasdampen of laswarmte.
vanaf één zijde bereikbaar te zijn (figuur 5).
• Laag energieverbruik.
Blindklinkbevestigers zijn na oppervlaktebehandeling te
plaatsen. Aluminium blindklinkmoeren kunnen bijvoorbeeld
• Visuele kwaliteitscontrole.
goed in aluminium (extrusie) profielen worden geplaatst,
zodat er geen contactcorrosie optreedt (zie figuur 6). Ook
• De te verbinden materialen hoeven niet
kunnen de blindklinkbevestigers in ronde buizen worden
voorbehandeld of gereinigd te worden.
toegepast, waardoor een hoog overdraaimoment wordt
gerealiseerd (zie figuur 7).
• Een oppervlaktebehandeling (bijvoorbeeld een zinkof laklaag) wordt niet beschadigd.
• Een nabehandeling is niet nodig daar de verzinkte
moer in verzinkte plaat aangebracht kan worden.
• Een sterke verbinding met voldoende draadgangen
en sterkteklasse naar keuze.
Figuur 6: Blindklinkmoeren
• Automatiseerbaar met volggereedschap en robots.
in een extrusie­profiel
Tabel 4: Voordelen van het mechanisch aanbrengen van schroefdraad
Figuur 7: Blindklinkmoeren
in een buis
Figuur 5: Eénzijdige montage. Het gereedschap wordt naar het
product gebracht.
Alle afmetingen in mm.
Onkenhout & Onkenhout BV • tel +31 (0)20 660 02 02 • fax +31 (0)20 690 42 46 • www.onkenhout.nl • [email protected]
Beluma nv • tel +32 (0)53 60 63 70 • fax +32 (0)53 60 63 99 • www.beluma.be • [email protected]
Informatie
Productietechnische eisen kunnen zijn:
• Automatiseerbaarheid
• Bereikbaarheid (éénzijdig, tweezijdig)
• Randafstand
• Gatafmetingen
• Verwerkingssnelheid (aantal verbindingen per tijdseenheid)
De productietechnische consequenties van een keuze
worden vaak onderschat terwijl die vaak bepalend zijn voor
de productie-efficiëntie en daarmee voor de kostprijs van
een product. Het analyseren van het gehele assemblage­
proces is noodzakelijk om tot een optimale keuze te komen.
1.2 Te verbinden materialen
Figuur 8: Tweezijdige montage. Het product wordt naar het
gereedschap gebracht.
Schroefdraadbevestigers worden vervaardigd van
Inpersbevestigers
verschillende materialen voor gebruik in verschillende
Ook voor het tweezijdig aanbrengen van schroefdraad­
materialen. Voor een goede integratie van de schroefdraad
in plaatmateriaal zijn verschillende inpersbevestigers
in de plaat zijn met name de plaatdikte en –hardheid van
ontwikkeld.
belang. Op de desbetreffende productpagina’s staat vermeld
Het aanbrengen van inpersbevestigers door middel van een
voor welke plaatdiktes en –hardheden de schroefdraad­
onderaambeeld en een bovenstempel is vaak de snelste,
bevestigers geschikt zijn.
sterkste en kwalitatief beste methode voor het aanbrengen
van schroefdraad in dunne plaat.
1.3 Inpersen in roestvaststaal
Voorwaarde is wel dat het product (van beperkte afmetingen)
handelbaar is, zodat het naar de pers gebracht kan worden
Het bewerken van of bevestigen aan roestvaststaalplaat is
en de plaat vanaf twee zijden bereikbaar is (figuur 8).
een uitdaging. Roestvaststaal is van nature hard en taai.
De taaiheid van het materiaal biedt weerstand tegen koud
vervormen en zorgt er voor dat bij het inpersen van bevestigers
1.1.1Programma van eisen
in roestvaststaal de bevestigers onvoldoende vastzitten. De
standaard (ongeharde) inpersbevestigers van roestvaststaal
Een belangrijk aandachtspunt bij het selecteren van een
kunnen worden toegepast in plaatmateriaal met een
schroefdraadbevestiger is een zorgvuldige afweging
maximale hardheid van 70 Rockwell B. Praktisch alle
van mogelijkheden en beperkingen van de verschillende
roestvaststaalsoorten overschrijden deze hardheid.
systemen. Voor een weloverwogen keuze is een zorgvuldig
opgesteld programma van eisen (PvE) onontbeerlijk.
Om toch een goede verbinding te waarborgen adviseren wij
Dit programma van eisen dient uit functionele- en
inpersbevestigers van gehard roestvaststaal toe te passen.
productietechnische eisen en wensen te bestaan.
Daarnaast is het voor het koud vervormen van belang om de
nadruktijd van de pers op de juiste manier in te stellen. Iedere
Functionele eisen kunnen zijn;
PEMSERTER inpersmachine is voorzien van een mechanisme
waarmee deze nadruktijd eenvoudig is in te stellen. Ook de
• Te verbinden materialen
toegepaste stempels en aambeelden zijn belangrijk. Voor
• Sterkte van de verbinding zoals inpersbevestigers van gehard roestvaststaal zijn specifiek
- Uittrekwaarde
aangepaste aambeelden en stempels beschikbaar. Deze
- Doordraaimoment
dwingen het plaatmateriaal te vloeien in de ondersnijding van
- Aandraaimoment
de inpersbevestiger waardoor een betere verbinding wordt
• Corrosiebestendigheid
verkregen.
Alle afmetingen in mm.
Onkenhout & Onkenhout BV • tel +31 (0)20 660 02 02 • fax +31 (0)20 690 42 46 • www.onkenhout.nl • [email protected]
Beluma nv • tel +32 (0)53 60 63 70 • fax +32 (0)53 60 63 99 • www.beluma.be • [email protected]
Informatie
1.4 Sterkte
De sterkte van de schroefdraadverbinding is niet alleen
afhankelijk van de materiaalkwaliteit van de gekozen
schroefdraadbevestiger en bout, maar ook van de
verbinding tussen de schroefdraadbevestiger en de plaat.
De uittrekwaarde en het doordraaimoment (figuur 9 en 10)
zijn een goede indicatie voor de sterkte van de verbinding
tussen de schroefdraadbevestiger en het plaatmateriaal.
Op de productpagina’s worden van de meeste
schroefdraad­bevestigers de specifieke uittrekwaarden
Aandraaimoment: Aanbevolen aandraaimoment bij een
bout met sterkteklasse 8.8.
en doordraaimomenten vermeld. De sterktewaarden
vermeld op de productpagina’s zijn indicatief daar
zij beïnvloed worden door de hardheid van het
Figuur 11: Aandraaimoment
plaatmateriaal, plaatdikte, gatafmeting, randafstand en
installatiekracht.
De sterkteklasse van de schroefdraadbevestiger bepaalt
in belangrijke mate de treksterkte en het aandraaimoment
(figuur 11) van de schroefdraadverbinding. In tabel 12 vindt
u de richtlijnen voor het aandraaimoment voor bouten en
moeren van de verschillende sterkteklassen.
Aandraaimoment bij sterkteklasse
Schroefdraad
afmeting
Uittrekwaarde: Kracht benodigd om de bevestiger uit
het moedermateriaal te trekken. Het moedermateriaal
dient met een ring tegengehouden te worden. De ring
dient 3x de diameter van de bevestiger te zijn.
Figuur 9: Uittrekwaarde
6.9
8.8
10.9
M3
(x 0,5)
1,1 Nm
1,3 Nm
1,8 Nm
M3,5
(x 0,6)
1,6 Nm
1,9 Nm
2,7 Nm
M4
(x 0,7)
2,4 Nm
2,9 Nm
4,1 Nm
M4,5
(x 0,75)
3,5 Nm
4,1 Nm
5,8 Nm
M5
(x 0,8)
4,8 Nm
5,7 Nm
8,1 Nm
M6
(x 1)
8,4 Nm
9,9 Nm
14,0 Nm
M7
(x 1)
14,0 Nm
16,0 Nm
23,0 Nm
M8
(x 1,25)
21,0 Nm
24,0 Nm
34,0 Nm
M8
x 1
22,0 Nm
26,0 Nm
37,0 Nm
M10
(x 1,5)
40,0 Nm
48,0 Nm
68,0 Nm
M10
x 0,75
48,0 Nm
57,0 Nm
80,0 Nm
M10
x 1
45,0 Nm
54,0 Nm
75,0 Nm
M10
x 1,25
43,0 Nm
51,0 Nm
72,0 Nm
M12
(x 1,75)
71,0 Nm
85,0 Nm
120,0 Nm
M12
x 1
82,0 Nm
97,0 Nm
135,0 Nm
M12
x 1,25
79,0 Nm
93,0 Nm
130,0 Nm
M12
x 1,5
75,0 Nm
89,0 Nm
125,0 Nm
Tabel 12: Aandraaimomenten voor standaard bouten. De opgegeven
waarden zijn maximale waarden, de minimale waarde
is 7% lager. Wrijvingscoëfficiënt is: µ=0,14. Achter de
schroefdraadafmeting staat de spoed van de draad tussen
haakjes, indien het een normale schroefdraad is. Is het een
Doordraaimoment: Moment benodigd om de
bevestiger in het moedermateriaal te laten draaien,
zonder beïnvloeding van de klemkracht (na installatie).
fijne schroefdraad, dan staat de aanduiding niet tussen
haakjes.
Figuur 10: Doordraaimoment
Alle afmetingen in mm.
10
Onkenhout & Onkenhout BV • tel +31 (0)20 660 02 02 • fax +31 (0)20 690 42 46 • www.onkenhout.nl • [email protected]
Beluma nv • tel +32 (0)53 60 63 70 • fax +32 (0)53 60 63 99 • www.beluma.be • [email protected]
Informatie
1.5 Corrosiebestendigheid
Corrosiebestendigheid wordt een steeds belangrijkere
eis. Bij corrosie wordt onderscheid gemaakt tussen
atmosferische – en galvanische corrosie.
Atmosferische corrosie onstaat doordat de schroefdraad­
bevestiger in contact komt met stoffen die zich in de lucht of
vloeistof bevinden.
Galvanische corrosie wordt veroorzaakt door het potentiaal­
verschil tussen de metalen die met elkaar in contact zijn.
Een groter potentiaalverschil resulteert in een snellere
aantasting van het materiaal.
Schroefdraadbevestigers zijn leverbaar in diverse corrosie­
Figuur 13: Corrosiebestendigheid
bestendige materialen zoals aluminium, roestvaststaal en
monel. Stalen bevestigers zijn leverbaar met verschillende
oppervlaktebehandelingen.
Vanuit corrosie oogpunt is het wenselijk dat het materiaal of
Monel is een nikkel-koper legering, die in bepaalde
de oppervlaktebehandeling van de schroefdraadbevestiger
omstandig­heden beter corrosiebestendig is dan
van hetzelfde materiaal vervaardigd is als het plaatmateriaal.
roestvaststaal (figuur 13). Indien roestvaststalen (rvs) bouten
Als de schroefdraadbevestiger om (productie)technische
worden toegepast in combinatie met
Monel®
High torque
redenen van een ander materiaal vervaardigd moet zijn dan
blindklinkmoeren, wordt het ‘vreten’ van de rvs bout in de
het plaatmateriaal, kan de beste materiaalcombinatie aan de
schroefdraadbevestiger voorkomen.
hand van tabel 14 vastgesteld worden.
Materiaal bevestigingsmiddel
Te bevestigen materialen
verzinkt staal
aluminium
martensitisch
roestvaststaal
(AISI 410)
austenitisch
roestvaststaal
(AISI 302/304)
monel
verzinkt staal
staal
aluminium en aluminium legeringen
koper
ferritisch roestvaststaal (AISI 430)
austenitisch roestvaststaal (AISI 302/304)
Corrosie van de te bevestigen materialen wordt niet beïnvloed door het bevestigingsmiddel.
Corrosie van de te bevestigen materialen wordt niet beïnvloed. De nabehandeling van het bevestigingsmiddel wordt
aangetast, zodat blank metaal overblijft. Corrosie van het bevestigingsmiddel wordt verhoogd door de te bevestigen
materialen.
Corrosie van de te bevestigen materialen wordt slechts weinig verhoogd door het bevestigingsmiddel.
Corrosie van de te bevestigen materialen kan aanzienlijk verhoogd worden door het bevestigingsmiddel.
Corrosie van de te bevestigen materialen wordt niet beïnvloed. Corrosie van het bevestigingsmiddel wordt verhoogd
door de te bevestigen materialen.
Niet aan te bevelen.
Tabel 14: Richtlijn galvanische corrosie
Alle afmetingen in mm.
Onkenhout & Onkenhout BV • tel +31 (0)20 660 02 02 • fax +31 (0)20 690 42 46 • www.onkenhout.nl • [email protected]
Beluma nv • tel +32 (0)53 60 63 70 • fax +32 (0)53 60 63 99 • www.beluma.be • [email protected]
11
Informatie
1.6 Gatafmeting
De afstand van de schroefdraadbevestiger tot een
opstaande rand kan kritisch zijn in verband met de
De juiste gatafmeting en -vorm zijn essentieel voor een
bereikbaarheid met het gereedschap (figuur 17).
sterke verbinding. Geponste of gelaserde gaten (zonder
braam) genieten de voorkeur boven geboorde gaten, omdat
de gatkwaliteit meestal beter is. Indien mogelijk dienen
inpersmoeren aan de ponszijde van de plaat ingeperst te
worden (figuur 15).
ØH1
ØH < ØH
1
ØH2
2
Figuur 17: Relatie omgezette rand en diameter van gereedschap
Figuur 15: Ponsgat
1.7 Randafstand
In verband met het radiaal uitzetten van blindklinkmoeren en
het vloeien van het plaatmateriaal bij inpersmoeren verdient
het aanbeveling de schroefdraadbevestigers niet te dicht bij
de plaatrand te plaatsen (minimaal de kopdiameter Ø H van
de schroefdraadbevestiger, zie figuur 16).
één zijde
twee zijden
drie zijden
Figuur 16: Randafstand
Alle afmetingen in mm.
12
Onkenhout & Onkenhout BV • tel +31 (0)20 660 02 02 • fax +31 (0)20 690 42 46 • www.onkenhout.nl • [email protected]
Beluma nv • tel +32 (0)53 60 63 70 • fax +32 (0)53 60 63 99 • www.beluma.be • [email protected]
Informatie
1.8 Schroefdraad in kunststoffen
metrische schroef met behulp van een hand-, elektrische
of pneumatische schroevendraaier. Hierdoor ontstaat een
Losneembaarheid is een functionele eis die vaak door
bevestiging die, afgedicht door Neopreen, bestand is
middel van schroefdraad kan worden gerealiseerd, maar
tegen lekken, trillingen en schokken. Om mogelijkheid van
heeft u reeds geprobeerd schroefdraad in kunststoffen
het meedraaien van de blindklink­bevestiger te voorkomen,
aan te brengen? Niet zó eenvoudig…of wel? Binnen
dienen er bij gebruik van 'blinde' oplossingen geen
ons productassortiment is een scala aan oplossingen te
chemische borgmiddelen te worden toegepast.
vinden, welke zeer geschikt zijn voor het aanbrengen van
schroefdraad in kunststoffen. Met de juiste combinatie van
bevestiger en gereedschap kunt u zowel de kosten als de
1.8.2 Inserts
kwaliteit van uw product verbeteren. Onderstaand worden
een aantal innovatieve schroefdraadsystemen specifiek voor
Ons programma inserts voor
in kunststoffen vermeld.
kunststoffen bestaat uit drie
gepatenteerde productontwerpen.
Dit stelt u in staat om voor elke
1.8.1 ‘Blinde’ oplossingen
toepassing de meest geschikte
insert te kiezen. Onze inserts
De innovatieve blindklinktechniek van het High torque-
kunnen voor het spuitgieten
systeem biedt u de oplossing voor het aanbrengen
in de matrijs worden geplaatst
van schroefdraad in kunststoffen. Aangezien (laminaat)
(schuiven i.p.v. schroeven), dan
kunststoffen in dikte kunnen variëren, is het van belang een
wel achteraf in het spuitgietstuk
systeem toe te passen waarbij de variatie in materiaaldikte
geperst of geschroefd worden.
geen kritische factor is voor de kwaliteit van de verbinding.
De inserts zorgen voor een
sterke en slijtvaste schroefdraad
in materialen variërend van
High torque blind­klink­moeren
standaard thermoplasten en
en blinde spreidmoeren
thermoplastisch schuim tot
zijn zeer flexibel door
reactie spuitgietstukken, GRP en
het grote klembereik
thermohardende kunststoffen.
(multigrip). Tevens hebben
de High torque blindklink­
moeren een uitstekende
gatvullende werking (hoog
overdraai­moment), dit in tegenstelling tot de standaard
blindklinkmoeren. Ook wordt van deze multigrip eigenschap
optimaal gebruik gemaakt door
de moeren te zetten met het
bijbehorende koppelgestuurde
of krachtgestuurde gereedschap. Met dit gereedschap
behoort slag instellen tot het
verleden.
De blinde neopreen moer
bestaat uit een sterke
veerkrachtige neopreen huls
voorzien van een messing
binnendraad. De huls zet
uit door middel van het
indraaien van een standaard
Alle afmetingen in mm.
Onkenhout & Onkenhout BV • tel +31 (0)20 660 02 02 • fax +31 (0)20 690 42 46 • www.onkenhout.nl • [email protected]
Beluma nv • tel +32 (0)53 60 63 70 • fax +32 (0)53 60 63 99 • www.beluma.be • [email protected]
13
Informatie
1.9 Monel®
Ter vergelijking:
Staal C10 (werkstof nr.: 1.0301)
Monel® 400 / NiCu30Fe
Trekvastheid = circa 640 N/mm2
Werkstof nr. 2.4360
Rekgrens = De keuze van de juiste bevestiger voor een toepassing krijgt
Aluminium AlMg5 (werkstof nr.: 3.3555)
steeds meer aandacht. Niet alleen moet een bevestiger
Trekvastheid = circa 300 N/mm2
worden gekozen welke voldoet aan bepaalde sterkte-eisen
Rekgrens = gekozen worden welke de kosten per verbinding tot een
Roestvaststaal X5CrNi18 10 (werkstof nr.: 1.4301)
minimum beperkt. Wordt bovendien de eis gesteld dat de
Trekvastheid = circa 500-700 N/mm2
verbinding corrosiebestendig dient te zijn, dan wordt de
Rekgrens = circa 250 N/mm2
circa 110 N/mm2
of materiaalspecificaties, maar ook moet een bevestiger
keuze nog moeilijker.
Monel®
circa 200 N/mm2
is een zeer corrosiebestendig
De trekvastheid van Monel® bereikt tenminste het maximum
materiaal met de volgende chemische samenstelling:
van gebruikelijke chroom-nikkel-stalen, maar de rekgrens
is veel beter dan roestvaststaalsoorten! Daarbij vindt tot en
Materiaal
met 400 °C alleen een heel onbeduidende vermindering van
Percentage
de vastheid plaats (hoge warmtevastheid).
Nikkel (Ni)
66,5%
Als er lage temperaturen bereikt worden, stijgen de waarden
Koper (Cu)
31,5%
van de mechanische vastheid zonder het optreden van
IJzer (Fe)
1,25%
brosheid. Monel® is goed koud te vormen. Door een koude
Koolstof (C) 0,15%
Mangaan (Mn)
omvorming worden vastheid en hardheid verhoogd.
Silicium (Si)
0,25%
Zwavel (S)
0,12%
1%
Corrosiebestendigheid:
Monel® 400 = NiCu30Fe is in het algemeen uiterst corrosie­
Monel® wordt wegens de uitstekende eigenschappen
bestendig, b.v. tegen zeewater, zoetwater alsook tegen
van vastheid en de corrosiebestendigheid gebruikt voor
gedestilleerd water en in het bijzonder ook bij hogere stroom­
de produktie van chemische apparatuur, beitsbakken,
snelheden (scheepsschroef, ventielen, warmtewisselaars, enz.).
stoomturbineschoepen en ventielen. Verdere
toepassingsgebieden zijn versterkingen op zeeschepen
Installaties van de chemische of petrochemische industrie
(zeewaterbestendig), tanks voor benzine en water, geisers en
worden vaak met zeewater gekoeld (b.v. olieplatformen).
warmtewisselaars. In de lucht- en ruimtevaartindustrie wordt
Daarom ligt hier een belangrijk toepassingsgebied van
Monel® vanwege zijn uitzonderlijke warmtevastheid ingezet.
Monel®. Zelfs na 30 jaar werden aan zeehavenversterkingen
van Monel® geen sporen van corrosie ontdekt.
Fysische eigenschapen:
Dichtheid:
8,83 kg/dm3
Corrosieomvang van Monel® in zeewater: 0.003 mm/jaar.
Smelttemperatuur:
1.300 °C - 1.350 °C
Curietemperatuur:
-7 °C - 10 °C Monel® 400 is bovendien corrosiebestendig tegenover
(= grenstemperatuur tussen magnetische en niet-
de meeste organische zuren, zwavelzuur, alkalische
magnetische toestand)
oplossingen, ammoniumsulfaten (NH2SO4-meststoffen),
ammoniumchloride (NH4Cl-salmiak), H2SO4, neutrale en
Elektrisch geleidingsvermogen:2.08 S/mm2 (20 °C;
S = Siemens)
Elektrische weerstandswaarde:
alkalische zoutoplossingen, fluorwaterstofzuur (HF) en kwik
(Hg).
2/m
0.480 x mm
Monel® 400 is één van de weinige materialen, welke corrosie
Mechanische eigenschapen:
resistent is tegenover zoutzuur (HCl). Er bestaat geen gevaar
Trekvastheid = circa 700-800 N/mm2
van contactcorrosie.
Rekgrens = circa 340
N/mm2
Alle afmetingen in mm.
14
Onkenhout & Onkenhout BV • tel +31 (0)20 660 02 02 • fax +31 (0)20 690 42 46 • www.onkenhout.nl • [email protected]
Beluma nv • tel +32 (0)53 60 63 70 • fax +32 (0)53 60 63 99 • www.beluma.be • [email protected]