MT07_0150-fejezet15
2/28/08
9:25 AM
Page 1
KülsŒ kulcsnyílású csavarok, acél csavarok (hatlapfejı csavarok) BelsŒ meghajtású csavarok (belsŒ hatlapú csavarok)
Menetes szálak, tŒcsavarok, menetes csapok
Anyák
Hengeres szegek, kúpos szegek, rovátkolt szegek
reca sebS (önfúró-önmetszŒ csavarok), lemezcsavarok, lemezanyák
Menetes csavarok, szárnyas csavarok/-anyák
Facsavarok és faforgácslap-csavarok
Alátétek és biztosító elemek
Dübeltechnika
Szegecsek, vakszegecsek, vakszegecsanyák
Rozsdamentes kötŒelemek
Mıanyag és sárgaréz kötŒelemek
Egyéb rögzítéstechnikai- és kötŒelemek
Mıszaki információk
I
15
MT07_0150-fejezet15
2/28/08
9:25 AM
Page 2
INFÓ Csavarokra és kötŒelemekre vonatkozó általános mıszaki információk 5. Acélcsavarok felületvédelme
1. Rögzítéstechnika acél kötŒelemekkel
5.1. Az EN ISO 4042 szerinti jelölési rendszer 5.2.Korrózióállóság a védŒrétegek függvényében 5.2.1. A passziválások ellenállóképességének összehasonlítása
1.1. KötŒelemek szerkezeti anyagai 1.2.Acélcsavarok mechanikai tulajdonságai, fogalommeghatározások 1.2.1. Szakító vizsgálat 1.2.2. Szakítószilárdság: Rm (N/mm2) 1.2.3. Folyáshatár: Re (N/mm2) 1.2.4. 0,2%-os nyúlási határ: R p0,2 (N/mm2) 1.2.5. Szilárdsági osztályok 1.2.6. Szakadási nyúlás: A 5 (%) 1.2.7. Keménység és keménységvizsgálati eljárások 1.3. Csavarok szilárdsági osztályai 1.3.1. Vizsgálati erŒk 1.3.2. Csavarok tulajdonságai magas hŒmérsékleteken 1.4. Anyák szilárdsági osztályai 1.5. Csavarok és anyák párosítása 1.6.Metrikus csavarok meghúzási nyomatéka és elŒfeszítési ereje 1.6.1. Meghúzási nyomaték és elŒfeszítési erŒ: – biztosító csavaroknál és anyáknál – peremes csavaroknál és anyáknál 1.6.2. Meghúzási nyomatékok rásajtolt peremmel ellátott lencsefejı imbusz csavarokhoz 1.7. Csavarok és anyák jelölése 1.8. Collmenet átszámítási táblázat (coll/mm) 1.9. EN 10204 szerinti vizsgálati tanúsítványok
6. A metrikus acélkötések méretezése 7. Csavarok acélszerkezethez 7.1. Mit jelent a HV kötés 7.2. HV csavarok a DIN 6914 szerint 7.3. Korróziófajták acélszerkezetben 7.3.1. Légköri korrózió 7.3.2. Hidrogén által indukált feszültségkorrózió 7.4. A DIN 18800 (1990. nov.) szerinti kötések 7.5. Szerelés / elŒfeszítés 7.6. EllenŒrzés 7.7.Az építési szabályzat „A” lista 1. része szerinti szabályozott építési termékek 7.8. Tudnivaló a 3.1 B vizsgálati tanúsítványhoz 7.9. DIN 7990 szerinti hatlapfejı csavarok
8. Lemezcsavarok és menetnyomó csavarok 8.1. Lemezcsavar-kötések 8.2. Csavarmenet lemezcsavarokhoz 8.3.Csavarkötések menetnyomó csavarokhoz a DIN 7500 szerint (Gefu-1 és Gefu-2) 8.4.Menetnyomó csavarok közvetlen becsavarozása fémekbe
9. Tervezési javaslatok
2. Rozsda- és saválló kötŒelemek
9.1.BelsŒ csavarbehajtások 9.2. Irányértékek αA meghúzási tényezŒhöz 9.3.Számítási példa (elŒfeszítési erŒ, meghúzási nyomaték) 9.4.KülönbözŒ elemek párosítása / kontaktkorrózió 9.5.Statikus nyíróerŒk feszítŒszeges kötésekhez
2.1. Mechanikai tulajdonságok 2.1.1. Rozsdamentes csavarok szilárdsági felosztása 2.1.2. Folyási határterhelések menetes csapokhoz 2.1.3. Rozsdamentes csavarok tulajdonságai magas hŒmérsékleteken 2.1.4. Meghúzási nyomatékok irányértékei 2.2. A2 és A4 acélok korrózióállósága 2.2.1. Felületi vagy eróziós korrózió 2.2.2. Pontkorrózió 2.2.3. Kontaktkorrózió 2.2.4. Feszültségkorrózió 2.2.5. A2 és A4 acélok kapcsolata korrózív közegekkel 2.3.Rozsdamentes csavarok és anyák jelölése
10. reca sebS/sebSta fúrócsavarok, reca szárnyas sebS Mıszaki információk és alkalmazási segédlet 10.1. A reca sebS fúrócsavarok elŒnye és haszna 10.2. A fúróhegy hosszának kiválasztása 10.3. A csavar anyagának kiválasztása 10.4. Példa egy reca sebS fúrócsavar kiválasztására ismert terhelések mellett 10.4.1. Méretezés húzó igénybevételnél 10.4.2. Méretezés nyíró igénybevételnél 10.5. A reca sebS terhelési értékei 10.6. A reca sebSta terhelési értékei 10.7. reca szárnyas sebS 10.7.1. A szárnyas sebS mıködési elve 10.7.2. A szárnyas sebSta felhasználási területe
3. DIN-ISO információk 4. Gyártás 4.1. Csavarok és anyák gyártása 4.2. Forgácsmentes alakítás - hidegalakítás 4.3. Forgácsmentes alakítás - melegalakítás 4.4. Forgácsoló alakítás 4.5. HŒkezelés 4.5.1. Nemesítés (edzés, megeresztés) 4.5.2. Betétedzés 4.5.3. Lágyítás (temperálás)
11. Szegecseléstechnika 11.1. Alkalmazástechnika a szegecselési tartományban 11.2. Fogalmak és mechanikai jellemzŒk 11.3. Hibaelhárítás 11.4. A szegecseléstechnika ABC-je
15 15
MT07_0150-fejezet15
2/28/08
9:25 AM
Page 3
INFÓ 1. Rögzítéstechnika acél kötŒelemekkel 1.1. KötŒelemek szerkezeti anyagai
Mechanikus kötŒelemek, 1. rész: Csavarok
A felhasznált anyag döntŒ mértékben befolyásolja a kötŒelemek (csavarok, anyák és tartozékok) minŒségét. Ha a felhasznált anyagban hibák fordulnak elŒ, akkor az abból készült kötŒelem már nem képes a vele szemben támasztott követelményeket teljesíteni.
– DIN EN 20898, 2. rész (ISO 898, 2. rész), Mechanikus kötŒelemek, 2. rész: Anyák Ezek a szabványok rögzítik a felhasználandó anyagot, a jelölést, a kész alkatrészek tulajdonságait, valamint a vizsgálatokat és a vizsgálati módszereket is.
A csavarokra és anyákra érvényes legfontosabb szabványok: – DIN EN ISO 898-1, Szilárdsági osztály
3.6 b) 4.6 b) 4.8 b) 5.6 5.8 b) 6.8 b) 8.8 c)
9.8
10.9 e) f) 10.9 f)
12.9 f) h) i)
A különbözŒ szilárdsági osztályokhoz eltérŒ szerkezeti anyagokat használnak, amelyek a következŒ, 1. számú táblázatban találhatók. Kémiai összetétel (tömeghányad %-ban) (darabelemzés) C P S
Szerkezeti anyag és hŒkezelés
B
a)
min.
max.
max.
max.
– –
0,20 0,55
0,05 0,05
0,06 0,06
– –
0,13 –
0,55 0,55
0,05 0,05
0,06 0,06
–
Szénacél adalékokkal (pl. bór, Mn vagy Cr), hirtelen lehıtve és megeresztve Szénacél, hirtelen lehıtve és megeresztve
0,15d)
0,40
0,035 0,035
0,25
0,55
0,035 0,035
Szénacél adalékokkal (pl. bór, Mn vagy Cr), hirtelen lehıtve és megeresztve Szénacél, hirtelen lehıtve és megeresztve Szénacél adalékokkal (pl. bór, Mn vagy Cr), hirtelen lehıtve és megeresztve Szénacél, hirtelen lehıtve és megeresztve Szénacél adalékokkal (pl. bór, Mn vagy Cr), hirtelen lehıtve és megeresztve Ötvözött acél, hirtelen lehıtve és megeresztve g) Ötvözött acél, hirtelen lehıtve és megeresztve g)
0,15d)
0,35
0,035
0,25 0,15d)
0,55 0,35
0,035 0,035 0,035 0,035
0,25 0,20d)
0,55 0,55
0,035 0,035 0,035 0,035
0,20 0,28
0,55 0,50
0,035 0,035 0,035 0,035
Szénacél
0,035
max.
MegA ereszt. legfontosabb hŒm. acélok °C min. Q St 36-3, Q St 38-3 Cq22, Cq35
425 0,003
Cq22, Cq35 19Mn B4, 22 B2, 35 B2, Cq45, 38 Cr2, 46 Cr2, 41 Cr4
425 340
35 B2, 34 Cr4, 37 Cr4, 41 Cr4 35 B2, 34 Cr4, 37 Cr4, 41 Cr4
425 380
Cr4, 41 Cr4, 34CrMo4, 42 Cr Mo4, 34 Cr Ni Mo 6, 30 Cr Ni Mo 8
a)
A bórtartalom elérheti a 0,005%-ot, feltéve, hogy a nem hatékony bórt titán- és/vagy alumínium-adalékok kontrollálják. Ezekhez a szilárdsági osztályokhoz az automata acél a következŒ maximális foszfor-, kén- és ólomhányadokkal megengedett: kén: 0,34%, foszfor 0,11%; ólom: 0,35%. c) A megfelelŒ edzhetŒség biztosítása érdekében a 20 mm feletti névleges átmérŒknél szükség lehet a 10.9 szilárdsági osztályba tartozó szerkezeti anyag használatára. d) A bór adalékot tartalmazó és 0,25% alatti széntartalmú szénacéloknak (olvadék-analízis) a 8.8 szilárdsági osztályban legalább 0,60%, a 9.8 és 10.9 szilárdsági osztályban legalább 0,70% mangántartalommal kell rendelkezniük. e) Az ilyen acélokból készült termékeknél a szilárdsági osztály jelölését alá kell húzni (lásd a 9. szakaszt). A 10.9 szerinti termékeknek rendelkezniük kell minden, a 3. táblázatban a 10.9 osztályra meghatározott tulajdonsággal. Az alacsonyabb megeresztési hŒmérséklet 10.9 esetében azonban magasabb hŒmérsékleteknél egy másfajta feszültség-vizsgáló eljárást igényel. f) Az ezekbe a szilárdsági osztályokba sorolt szerkezeti anyagnak megfelelŒen edzhetŒnek kell lennie, biztosítandó, hogy a mag szerkezete a menetes részben edzett állapotban megeresztés elŒtt körülbelül 90% martenzit-hányadot tartalmazzon. g) Az ötvözött acélnak a következŒ ötvözŒ elemek közül a megadott minimális mennyiségben legalább egyet tartalmaznia kell: króm 0,30%, nikkel 0,30%, molibdén 0,20%, vanádium 0,10%. Ha két, három vagy négy elem kombinációját határozzák meg, és azok ötvözési aránya alacsonyabb a fent megadottnál, akkor az osztályozáshoz alkalmazandó határérték az érintett két, három vagy négy elemre fent megadott egyes szegmensek összegének a 70%-a. h) A 12.9 szilárdsági osztálynál metallográfiailag megállapítható, foszforban dúsult fehér réteg azokon a felületeken nem megengedett, amelyek húzásra vannak igénybe véve. i) A kémiai összetétel és a megeresztési hŒmérséklet vizsgálata jelenleg folyik. b)
1. táblázat: kivonat a DIN EN ISO 898 1. részébŒl
15 15.1.
MT07_0150-fejezet15
2/28/08
9:25 AM
Page 4
INFÓ 1.2. Acélcsavarok mechanikai tulajdonságai Ez a fejezet rövid áttekintést ad arról, hogy a csavarok mechanikai tulajdonságait milyen módszerekkel lehet megállapítani és meghatározni. Ebben az összefüggésben részletesen foglalkozunk a leggyakoribb jellemzŒkkel és névleges méretekkel. 1.2.1. Szakító vizsgálat A szakító vizsgálat segítségével a csavarok olyan fontos jellemzŒit határozzák meg, mint pl. a szakítószilárdság (Rm), a folyási határ (Re), a 0,2 %-os nyúlási határ (Rp0,2), és a szakadási nyúlás (A5) (%). Ennek során megkülönböztetik a „Szakító vizsgálat lemunkált próbatesteken” és a „Szakító vizsgálat egész csavarokon” közötti módszereket.
Szakító vizsgálat lemunkált csavaron
Szakító vizsgálat teljes csavaron
A ábra
B ábra
Az A1-A5 acélcsoportba tartozó rozsda- és saválló csavaroknál a szakító vizsgálatot a DIN ISO 3506 szerint egész csavarokon kell elvégezni. 1.2.2. Szakítószilárdság: Rm (N/mm2) A szakítószilárdság (Rm) megadja, hogy a csavar milyen húzó feszültség fölött szakadhat el. Ez a legnagyobb erŒbŒl és a megfelelŒ keresztmetszetbŒl adódik. A szakadás csak a szárban vagy a menetben következhet be, de nem a fej és a szár közötti átmenetben.
A hengeres szárban bekövetkezett szakadásnál a szakítószilárdság (lemunkált vagy egész csavarok): Rm = maximális húzóerŒ/keresztmetszeti felület = F/So [N/mm2] Szakítószilárdság a menetben bekövetkezett szakadásnál: Rm = maximális húzóerŒ/feszültség-keresztmetszet = F/As [N/mm2] As Feszültség-keresztmetszet. 1.2.3. Folyási határ: Re (N/mm2) A DIN EN ISO 898 1. része szerint a pontos folyási határ csak lemunkált próbatesteken állapítható meg (kivétel: rozsda- és saválló csavarok, A1-A5 acélcsoport). A folyási határ megadja, hogy a húzóerŒ növekvŒ nyúlás ellenére milyen feszültség fölött marad elŒször változatlan vagy lesz kisebb. Megmutatja a rugalmasból a képlékeny tartományba való átmenetet. A 4.6 szilárdsági osztályú csavar (lágy acél) minŒségi lefolyását a feszültség-nyúlás diagram mutatja a C ábrán.
4.6 minŒségı csavar feszültség-nyúlás diagramja (minŒségi) C ábra 1.2.4. 0,2 %-os nyúlási határ: Rp0,2 (N/mm2) A rugalmasból a képlékeny tartományba folyamatosan átmenŒ csavarokra (nagy szilárdságú csavarok, pl. 10.9) ezt a jellemzŒt használják, mivel a folyási határ csak nehezen határozható meg. A 0,2 %-os nyúlási határ (Rp0,2) azt a feszültséget mutatja, amelynél a csavar 0,2 %-os maradandó nyúlást ér el. A 10.9 szilárdsági osztályú csavar minŒségi feszültség-alakulását a feszültség-nyúlás diagram mutatja a D ábrán.
15 15.2.
MT07_0150-fejezet15
2/28/08
9:25 AM
Page 5
INFÓ Lo Lu do
a szakító vizsgálat elŒtt meghatározott hossz lo = 5 x do a szakadás utáni hossz szárátmérŒ a szakító vizsgálat elŒtt
Példa egy arányos próbatestre
E ábra
1.2.7. Keménység és keménységvizsgálati eljárások Definíció: Az az ellenállás, amelyet egy szerkezeti anyag egy másik anyag behatolásánál tanúsít. 10.9 minŒségı csavar feszültség-nyúlás diagramja (minŒségi) D ábra 1.2.5. Szilárdsági osztályok A csavarokat a szilárdsági osztályok szerint jelölik, ezáltal nagyon egyszerıen megállapítható a szakítószilárdság (Rm) és a folyási határ (Re) (ill. a 0,2 %-os nyúlási határ: Rp0,2). Példa: 8.8 szilárdsági osztályú csavar 1. Rm meghatározása: Az elsŒ szám 100-zal szorzandó. Rm = 8 x 100 = 800 N/mm2 2. Re, ill. Rp0,2 meghatározása: Az elsŒ számot a másodikkal megszorozva és az eredményt 10-zel megszorozva megkapjuk a folyási határt (Re), ill. a 0,2%-os nyúlási határt (Rp0,2). Re = (8 x 8) x 10 = 640 N/mm2 1.2.6. Szakadási nyúlás: A5 (%) A szakadási nyúlás egy fontos érték az anyag alakíthatóságának megítélése szempontjából, és az a csavarszakadást elŒidézŒ terhelésnél jelentkezik. A szakadási nyúlást meghatározott szárhosszúságú lemunkált csavaroknál határozzák meg (kivétel rozsda- és saválló csavarok, A1-A5 acélcsoport). A maradandó plasztikus nyúlást százalékban adják meg, és az a következŒ képlettel számítható ki: A5 = (Lu–Lo) / Lo x 100
15 15.3.
MT07_0150-fejezet15
2/28/08
9:25 AM
Page 6
INFÓ A legfontosabb keménységvizsgálati eljárások a gyakorlatban a következŒk: Vizsgálati eljárás
Vickers keménység (HV) ISO 6507
Próbatest
Piramis
Brinell keménység (HB) Rockwell keménység (HRC) ISO 6506 ISO 6508 Golyó
Kúp
A Vickers keménység szerinti vizsgálati eljárás csavaroknál a teljes szokásos keménységtartományra kiterjed. Keménységi értékek összehasonlítása A következŒ grafikon (F ábra) acélokra érvényes, és megfelel a DIN 50150 keménység összehasonlító táblázatainak.
Ezek támpontként szolgálhatnak, mert az eredmények pontos összehasonlítása csak azonos eljárással és azonos feltételek mellett lehetséges.
F ábra: Keménységi értékek összehasonlítása
15 15.4.
MT07_0150-fejezet15
2/28/08
9:25 AM
Page 7
INFÓ 1.3. Csavarok szilárdsági osztályai mindenkori tulajdonságok, mint pl. a szakítószilárdság, keménység, folyási határ, szakadási nyúlás stb. fel vannak sorolva.
A csavarok és anyák tulajdonságait a szilárdsági osztályok segítségével írjuk le. Ez az alábbi 3. táblázatban 10 szilárdsági osztály alapján történik, amelyekhez a Sza- Mechanikai és kasz fizikai tulajdonság 5.1. 5.2. 5.3. 5.4. 5.5.
Névl.szak.szilárdság Rm, névl. N/mm 2 Névl.szak.szilárd. Rm,mind)
N/mm 2 Vickers keménység HV min. F ≥ 98 N max. Brinell keménység HB min. F = 30 D2 max. Rockwell keménység HR HRB min. HRC HRB max. HRC
5.6.
Felületi keménység HV 0,3
5.7.
Alsó folyási határr h) ReL in N/mm 2
5.8. 5.9.
5.10. 5.11. 5.12. 5.13.
e)
3.6
4.6
300 330 95
400 400 420 120 130 220 f) 114 124 209 f) 67 71 – – 95,0 f) –
90 52 –
max.
terhelés alatt e)
A szénmentes rész mélysége G
d)
e)
f) g)
h)
i)
10.9
900 900 290 360 276 342 – 28 – 37
1000 1200 1040 1220 320 385 380 435 304 366 361 414 – – 32 39 – – 39 44
12.9
nem lehetnek kisebbek, mint az 5.2. szakaszban megadott minimális szakítószilárdság.
J min.
–
25 –
mm
5.17. Keménység ismételt megeresztés után 5.18. A felület állapota
c)
9.8 b)
g)
–
menetrész min. magassága E
b)
Szilárdsági osztály 5.8 6.8 8.8 d≤ d> a), c) 16 mm 16 mm c) 500 600 800 800 500 520 600 800 830 155 160 190 250 255 250 320 335 147 152 181 238 242 238 304 318 79 82 89 – – – – – 22 23 99,5 – – – 32 34 5.6
Névl. érték 180 240 320 300 400 480 – – – – – min 190 240 340 300 420 480 – – – – – 0,2%-os nyúlási határ Rp 0,2i) Névl. érték – 640 640 720 900 1080 N/mm2-ben min. – 640 660 720 940 1100 Feszültség Sp/ReL vagy 0,94 0,94 0,91 0,93 0,90 0,92 0,91 0,91 0,90 0,88 0,88 vizsgálati erŒ alatt Sp/Rp 0,2 Sp 180 225 310 280 380 440 580 600 650 830 970 Törési nyomaték MB Nm min. – lásd ISO 898-7 Szakadási nyúlás A %-ban min. 25 22 – 20 – – 12 12 10 9 8 Törési kontrakció Z % min. – 52 48 48 44 Szilárdság ferde húzóA ferde húzóterhelés alatti, egész csavarokra vonatkozó értékek (nem ászokcsavarok)
5.14. ÜtŒmunka KU 5.15. Fejütés-szívósság 5.16. A nem szénmentesített
a)
4.8
–
30 nincs törés
30
25
1/2 H1
20
15
2/3 H1 3/4 H1
–
0,015
–
Keménységcsökkenés max. 20 HV
az ISO 6157-1 vagy ISO 6157-3 szabvánnyal megegyezŒen, ha indokolt
A 8.8 szilárdsági osztályú, d ≤ 16 mm menetátmérŒjı csavaroknál fennáll az anyák leszakadásának fokozott veszélye, ha a csavarkötést a csavar vizsgálati erejét meghaladó erŒvel húzzák meg. Javasoljuk az ISO 898-2 szabvány figyelembevételét. A 9.8 szilárdsági osztály csak a d ≤ 16 mm névleges menetátmérŒkre érvényes. Acélcsavaroknál a határ 12 mm-nél van. A minimális szakítószilárdságok az l ≥ 2,5 d névleges hosszúságú csavarokra érvényesek. A minimális keménységek az l < 2,5 d névleges hosszúságú csavarokra és olyan termékekre érvényesek, amelyeket szakító vizsgálattal (pl. a fejforma miatt) nem lehet ellenŒrizni. Az egész csavarokon végzett vizsgálatnál az Rm kiszámításához használt törŒ erŒknek meg kell egyezniük a 6. és 8. táblázatban megadott értékekkel. A csavar végén mért keménységi érték legfeljebb 250 HV, 238 HB vagy 99,5 HRB lehet. A felületi keménység az adott terméken nem haladhatja meg a 30 Vickers-pontot a mért magkeménységhez képest, ha mind a felületi keménységet, mind pedig a magkeménységet HV 0,3-mal határozzák meg. A 10.9 szilárdsági osztálynál nem szabad túllépni a 390 HV felületi keménységet. Ha az alsó folyási határt (ReL) nem lehet meghatározni, akkor a 0,2%-os nyúlási határ (Rp 0,2) érvényes. A 4.8, 5.8 és 6.8 szilárdsági osztályokhoz az Rel. értékek csak számítási alapként vannak megadva, ezeket nem vizsgálják. A szilárdsági osztály megnevezésének megfelelŒ nyúlási határviszony és a minimális feszültség a 0,2%-os nyúlási határon (Rp 0,2) a forgácsolással megmunkált próbákra érvényes. Egész csavarok vizsgálatánál ezek az értékek a gyártási eljárás kihatásai és a mérethatások miatt változnak.
3. táblázat: kivonat az EN ISO 898-1 szabványból
15 15.5.
MT07_0150-fejezet15
2/28/08
9:25 AM
Page 8
INFÓ 1.3.1. Vizsgálati erŒk A szakító vizsgálat során a vizsgálati erŒt a 4. és 5. táblázat szerint tengelyirányban kell a csavarra kifejteni és 15 s-ig tartani. A kísérlet akkor sikeres, ha a csavarhossz a mérés után megegyezik a kísérlet elŒtt mért
hosszúsággal. Az erre érvényes tırés: ± 12,5 μm. A következŒ táblázatok fontos segédeszközöket jelentenek a felhasználó számára a megfelelŒ csavarok kiválasztásánál.
Metrikus ISO szabványmenet
a) b) c)
Ha a csavarmenet-jelölésben nincs megadva menetemelkedés, akkor az szabványmenet (lásd ISO 261 és ISO 262). Az As számítását lásd a 8.2. szakaszban. Acélszerkezeti csavarokra érvényes értékek: 50 700 N, 68 800 N, ill. 94 500 N.
4. táblázat: kivonat az EN ISO 898-1 szabványból, Vizsgálati erŒk metrikus ISO szabványmenethez
15 15.6.
MT07_0150-fejezet15
2/28/08
9:25 AM
Page 9
INFÓ Metrikus ISO finommenet
a)
Ha a csavarmenet-jelölésben nincs megadva menetemelkedés, akkor az szabványmenet (lásd ISO 261 és ISO 262).
5. táblázat: kivonat az EN ISO 898-1 szabványból, Vizsgálati erŒk metrikus ISO finommenethez
1.3.2. Csavarok tulajdonságai magas hŒmérsékleteken A megadott értékek csak támpontként szolgálnak olyan csavarok folyási határának csökkentéséhez,
amelyeket magas hŒmérsékleteken vizsgálnak. Ezek nem használhatók a csavarok átvételi vizsgálatához.
6. táblázat: kivonat az EN ISO 898-1 szabványból
1.4. Csavaranyák szilárdsági osztályai Csavaranyáknál a gyakorlatban a vizsgálati feszültséget és az abból számított vizsgálati erŒt adják meg jelzŒszámként (04-tŒl 12-ig), mivel a folyási határ megadásától el lehet tekinteni. A 7. táblázatban mindenkor felsorolt vizsgálati erŒkig a csavar húzó igénybevétele fenntartás nélkül lehetséges. Az anya szilárdsági osztályát az edzett összehasonlító idomszerre vonatkoztatott vizsgálati feszültség adja meg, amit 100-zal kell osztani.
Példa: M6, vizsgálati feszültség: 600 N/mm2 600/100 = 6 szilárdsági osztály: 6
15 15.7.
MT07_0150-fejezet15
2/28/08
9:25 AM
Page 10
INFÓ A vizsgálati erŒ (FP) a vizsgálati feszültség (Sp) (DIN EN 20898 2. rész) és a névleges feszültség-keresztmetszet (As) segítségével a következŒképpen számítható ki: Fp = As x Sp Vizsgálati erŒk metrikus ISO szabványmenethez (anyák)
7. táblázat: kivonat az EN ISO 20898-2 szabványból, Vizsgálati erŒk metrikus ISO szabványmenethez (anyák)
A névleges feszültség-keresztmetszet a következŒképpen számítható ki: As =
(
2
)
π d2 + d3 4 2
A képlet jelentése: d2 a külsŒ menet középátmérŒje (névleges méret) d3 a külsŒ menet gyártási profiljának magátmérŒje (névleges méret) d3 = d1 –
H 6
ahol d1 a külsŒ menet alapprofiljának magátmérŒje H a menet profil-háromszögének magassága
15 15.8.
MT07_0150-fejezet15
2/28/08
9:25 AM
Page 11
INFÓ 1.5. Csavarok és anyák párosítása Szabály:
Megjegyzés:
A 8.8 szilárdsági osztályú csavarhoz az anyát is a 8-as szilárdsági osztályból kell kiválasztani.
Általában érvényes, hogy az alacsonyabb szilárdsági osztályú anyák helyett a magasabb szilárdsági osztályú anyák használhatók. Ez a folyási határ fölötti vagy a vizsgálati feszültség fölötti terheléseknek kitett csavaranya kötés (nyúló csavar) esetében ajánlatos megoldás.
Ahhoz, hogy a szereléstechnika modern eljárásaival meghúzott csavaroknál a menetszakadás veszélyét elkerüljük, a csavaroknak és az anyáknak ugyanolyan a szilárdsági osztályúnak kell lenniük. Ezenkívül egy ilyen csavarkötés teljesen terhelhetŒ. Csavarok és anyák párosítása (névleges magasságok ≥ 0,8 D)
8. táblázat: kivonat az EN ISO 20898 2. részébŒl
15 15.9.
MT07_0150-fejezet15
2/28/08
9:25 AM
Page 12
INFÓ 1.6. Meghúzási nyomaték és elŒfeszítési erŒ, metrikus csavarok Szabványmenet, súrlódási tényezŒ: μ össz. = 0,14
Finommenet, súrlódási tényezŒ: μ össz. = 0,14
A helyes súrlódási érték kiválasztása Az elŒfeszítési erŒ és a meghúzási nyomaték pontos meghatározásának elŒfeltétele a súrlódási tényezŒ ismerete. Az mindenesetre szinte lehetetlennek tınik, hogy a nagy számú felületi és kenési állapothoz tartozó súrlódási tényezŒket és mindenekelŒtt azok szórását biztonságosan megadjuk. Ehhez jönnek még a különbözŒ meghúzási módszerek szórásai is, amelyek többé-kevésbé ugyancsak nagy bizonytalansági tényezŒt jelentenek.
Ezért a súrlódási tényezŒk kiválasztásához csupán ajánlásokat lehet tenni. A süllyesztett fejı csavarokra a maradék fenékvastagság alapján a meghúzási nyomaték értékének 80%-a érvényes. Példa: M 12, 10.9 = 125 Nm x 0,8 = 100 Nm.
15 15.10.
MT07_0150-fejezet15
2/28/08
9:25 AM
Page 13
INFÓ 1.6.1. Meghúzási nyomaték és elŒfeszítési erŒ, – biztosító csavarok és anyák – peremes csavarok és anyák (gyártói adatok szerint) A nyúlási határ (Rp 0,2) kilencven százalékos kihasználásánál
1.6.2. Meghúzási nyomatékok lencsefejı, belsŒ kulcsnyílású (ISO 7380-hoz hasonló) és rásajtolt peremmel ellátott csavarokhoz (fekete, szilárdsági osztály: 10.9)
15 15.11.
MT07_0150-fejezet15
2/28/08
9:25 AM
Page 14
INFÓ 1.7. Csavarok és anyák jelölése Hatlapfejı csavarok:
BelsŒ kulcsnyílású hengeres fejı csavarok:
A hatlapfejı csavarok gyártói jellel és szilárdsági osztállyal való megjelölése minden szilárdsági osztályra és a d ≥ 5 mm névleges menetátmérŒjı csavarokra kötelezŒ.
A belsŒ kulcsnyílású hengeres fejı csavarok gyártói jellel és szilárdsági osztállyal való megjelölése a ≥ 8.8 szilárdsági osztályokra és a d ≥ 5 mm menetátmérŒjı csavarokra kötelezŒ.
A csavar jelölését ott kell elhelyezni, ahol azt a csavar formája megengedi.
G ábra: Példa a hatlapfejı csavarok jelölésére
G ábra: Példa a belsŒ kulcsnyílású hengeres fejı csavarok jelölésére
Anyák jelölése a DIN EN 20898 2. rész szerint
H ábra: Példa a szilárdsági osztály jelzŒszámával történŒ megjelölésre.
A hatlapú anyák gyártói jellel és szilárdsági osztállyal való megjelölése minden szilárdsági osztály és a M5 ≤ menet esetén kötelezŒ. A hatlapú anyákat a felfekvŒ felületen vagy az egyik kulcsfelületen bemélyítve vagy a peremen kiemelve kell megjelölni. A kiemelt jelölések nem nyúlhatnak túl az anya felfekvŒ felületén. A szilárdsági osztály jelzŒszámának alternatív megjelölése az óramutató rendszer segítségével is történhet (a további információkat lásd a DIN EN 20898 2. részében).
1.8. Collmenet átszámítási táblázatok (coll/mm)
Az 1”-ra esŒ csavarmenetek száma (UNC/UNF)
15 15.12.
MT07_0150-fejezet15
2/28/08
9:25 AM
Page 15
INFÓ 1.9. EN 10204 szerinti vizsgálati tanúsítványok: Különleges követelmények és/vagy biztonsági szempontból fontos felhasználás esetén további termék- és felhasználás-specifikus vizsgálatokat végezhetnek a gyárban vagy a gyártól független, megbízott szakértŒk vagy vizsgálóintézetek is. A különleges vizsgálatok eredményeit vizsgálati tanúsítványban kell dokumentálni. Az ilyen pótlólagos vizsgálatok fajtáját és terjedelmét és azt, hogy azokat kinek kell elvégeznie és dokumen-
1) 2)
3)
tálnia, a felhasználás és a különleges követelmények ismeretében a felhasználó köteles meghatározni és legkésŒbb a megrendelésnél megfelelŒen megadni. A termék ára nem tartalmazza a pótlólagos vizsgálatok költségeit. A csavarok, anyák és hasonló idomok, valamint tartozékok vizsgálatánál jól bevált és elterjedt vizsgálati tanúsítvány-fajtákra vonatkozó minták a következŒk:
Nem ajánlott, mivel a szállított termékhez semmilyen specifikus tanúsítás nem áll rendelkezésre. A vizsgálati eredmény nem specifikus vizsgálatokon alapul (= a folyó sorozatgyártási feljegyzésekbŒl – nem pedig a szállítási tétel vizsgálataiból származik). „specifikus” = a vizsgálatokat a szállítási mennyiségbŒl származó alkatrészeken végzik (a roncsolásos vizsgálathoz szükséges próbamenynyiséget a rendelési mennyiségnél figyelembe kell venni).
15 15.13.
MT07_0150-fejezet15
2/28/08
9:25 AM
Page 16
INFÓ 2.
Rozsda- és saválló kötŒelemek
2.1. Mechanikai tulajdonságok Rozsdamentes csavarokra és anyákra a DIN EN ISO 3506 szabvány érvényes. Sokféle rozsdamentes csavar létezik, amely a három acélcsoportba (ausztenites, ferrites és martenzites) van besorolva, de ezek közül az ausztenites acél terjedt el a legjobban. Az acélcsoportokat és a szilárdsági osztályokat négy jegyı betı és számkombinációval jelölik. Példa:
Az ISO jelölési rendszer az ausztenites acélcsoporthoz ausztenites
Az acélcsoportok azonosítása
A1
A2
A3
A4
A5
A2–70 A ausztenites acél 2 ötvözés típusa az A csoporton belül 70 Szakítószilárdság, min. 700 N/mm2, hidegen szilárdított Szilárdsági osztályok
I ábra:
A legfontosabb rozsdamentes acélok és azok összetétele
11. táblázat: Szokásos rozsdamentes acélok és azok kémiai összetétele
15 15.14.
50
70
80
lágy
hidegen szilárdított
nagyszilárdságú
MT07_0150-fejezet15
2/28/08
9:25 AM
Page 17
INFÓ 2.1.1. Rozsdamentes csavarok szilárdsági felosztása
krómnikkel acélokat használják.
A kötŒelemekre ajánlott acélfajtákat a DIN ISO 3506 szabvány tartalmazza. Ezek közül fŒleg az A2 ausztenites acélt használják. Fokozott korróziós igénybevételeknél ezzel szemben az A4 acélcsoportba tartozó
Az ausztenites acélból készült csavarkötések méretezésénél a következŒ 12. táblázat mechanikai szilárdsági értékeit kell alapul venni.
Az ausztenites acélcsoportokba tartozó kötŒelemek mechanikai tulajdonságai
1) 2) 3)
A húzó feszültség a feszültség-keresztmetszetre vonatkoztatva van kiszámítva (lásd az A mellékletet vagy az EN ISO 3506-1 szabványt). A szakadási nyúlást a 6.2.4 szerint a csavar mindenkori hosszán és nem a lemunkált próbatesteken kell meghatározni. d a névleges átmérŒ. A d > 24 mm névleges menetátmérŒjı kötŒelemekre vonatkozó mechanikai tulajdonságokról a felhasználónak és a gyártónak meg kell állapodnia. Ezeket az elemeket a táblázat szerinti acélfajtával és szilárdsági osztállyal kell megjelölni.
4. táblázat: kivonat az EN ISO 898-1 szabványból, Vizsgálati erŒk metrikus ISO szabványmenethez
2.1.2. Folyási határterhelések száras csavarokhoz Az ausztenites krómnikkel acélok nem edzhetŒk. Magasabb folyási határt csak hidegkeményedéssel lehet elérni, ami hidegalakítás (pl. menethengerlŒ görgŒvel) miatt következik be. A DIN EN ISO 3506 szerinti menetes csapok folyási határterhelései a 13. táblázatban találhatók.
13. táblázat: Folyási határterhelések DIN ISO 3506 szerinti száras csavarokhoz
2.1.3. Rozsdamentes csavarok tulajdonságai magas hŒmérsékleteken Az 50-es szilárdsági osztályra a DIN 17440 szerinti értékek érvényesek.
15 15.15.
MT07_0150-fejezet15
2/28/08
9:25 AM
Page 18
INFÓ 2.1.4. Meghúzási nyomatékok irányértékei Az egyes csavarozási mıveletekhez szükséges meghúzási nyomatékok irányértékei a névleges átmérŒ és a súrlódási tényezŒ függvényében a 14. táblázatban találhatók. Súrlódási tényezŒ: μössz. 0,10
Súrlódási tényezŒ: μössz. 0,20
Súrlódási tényezŒ: μössz. 0,30
14. táblázat: Meghúzási nyomatékok irányértékei a DIN EN ISO 3506 szerinti csavarokhoz
15 15.16.
MT07_0150-fejezet15
2/28/08
9:25 AM
Page 19
INFÓ Súrlódási tényezŒ μG und μK rozsda- és saválló csavarokhoz a VDI 2230 szerint
A súrlódási tényezŒk μössz. ugyanolyan súrlódási értéket tételeznek fel a menetben és a fej alatt, ill. az anya felfekvŒ felületén.
15. táblázat: Súrlódási tényezŒk μ G és μ K rozsda- és saválló acélból készült csavarokra és anyákra a DIN 267, 11. rész szerint.
2.2. A2 és A4 acélok korrózióállósága A rozsdamentes és saválló acélok, mint pl. az A2 és A4 az „aktív“ korrózióvédelem kategóriájába tartoznak. A rozsdamentes nemesacélok legalább 16% krómot (Cr) tartalmaznak, és ellenállnak az oxidáló agresszív szereknek. A magasabb Cr-tartalom és a további ötvözŒ elemek, mint pl. nikkel (Ni), molibdén (Mo), titán (Ti) vagy nióbium (Nb) javítják a korrózióállóságot. Ezek az adalékok a mechanikai tulajdonságokat is befolyásolják. Más ötvözŒ elemeket, pl. nitrogént (N) vagy ként (S) csak a mechanikai tulajdonságok vagy a forgácsoló megmunkálás jobbítása érdekében adnak hozzá az anyaghoz. Az ausztenites acélokból készült kötŒelemek általában nem mágnesezhetŒk, a hidegalakítás után azonban bizonyos mértékı mágnesezhetŒség lehetséges. De ez nem befolyásolja a korrózióállóságot. A hidegszilárdítás okozta mágnesezhetŒség odáig mehet, hogy az acél alkatrész hozzátapadhat a mágneshez. Figyelembe kell venni, hogy a gyakorlatban egy sor eltérŒ korróziófajta léphet fel. A következŒkben a rozsdamentes nemesacélnál leggyakrabban elŒforduló korróziófajtákat soroljuk fel, és az alábbi J ábrán egy példát mutatunk be:
J ábra:
A csavarkötéseknél leggyakrabban elŒforduló korróziófajták ábrázolása
2.2.1. Felületi vagy eróziós korrózió Az eróziós korróziónak is nevezett egyenletes felületi korróziónál a felület a korrodáló hatás következtében egyenletesen és fokozatosan lekopik. Ez a korróziófajta a szerkezeti anyag gondos kiválasztásával megakadályozható. A gyártómıvek laborkísérletek alapján megjelentettek olyan ellenállósági táblázatokat, amelyek fontos tudnivalókat tartalmaznak az acélfajták viselkedésérŒl különbözŒ hŒmérsékleteken és koncentrációknál az egyes közegekben (lásd a 2.2.5. szakaszt).
15 15.17.
MT07_0150-fejezet15
2/28/08
9:25 AM
Page 20
INFÓ 2.2.2. Pontkorrózió A pontkorróziót felületi korróziós kopás jelzi, amit további mélyedés- és lyukképzŒdés kísér. Ennek során a passzív rétegen helyenként áthatol a korrózió.
Az ellenállóképesség mértékének felosztása különbözŒ csoportokba
A klórtartalmú hatóközeggel érintkezŒ rozsdamentes nemesacélnál különálló, a szerkezeti anyagot tıszúrásszerıen roncsoló pontkorrózió alakul ki. Lerakódások és rozsda miatt is kialakulhat a pontkorrózió. Ezért minden kötŒelemet rendszeres idŒközönként meg kell tisztítani a maradékoktól és lerakódásoktól. Az A2 és A4 minŒségı ausztenites acélok jobban ellenállnak a pontkorróziónak, mint a ferrites krómacélok. Az A2 és A4 minŒségı csavarok kémiai ellenállóképességének áttekintése
2.2.3. Kontaktkorrózió Kontaktkorrózió akkor jön létre, ha két különbözŒ öszszetételı szerkezeti elem fémesen érintkezik, és elektrolit formájában nedvesség is jelen van. Ennek során a kevésbé nemes elemet támadja meg és teszi tönkre a korrózió. A kontaktkorrózió megakadályozása érdekében figyelembe kell venni a következŒ pontokat:
Az érintkezési helyen szigetelni kell a fémeket pl. gumival, mıanyagokkal vagy festéssel, hogy érintkezési áram ne folyhasson.
LehetŒség szerint kerülni kell a nem azonos minŒségı anyagok párosítását. Pl. a csavarokat, anyákat és alátéteket illeszteni kell az összekötŒ szerkezeti elemekhez.
Kerülni kell a kötés érintkezését elektrolitos hatóközeggel.
2.2.4. Feszültségkorrózió Ez a korróziófajta általában ipari környezetben használt, erŒs mechanikai húzó- és hajlító terhelésnek kitett szerkezeti elemeknél lép fel. A hegesztéskor keletkezŒ önfeszültségek is okozhatnak feszültségkorróziót. A klorid-oldatokban jelentkezŒ feszültségkorrózióval szemben különösen érzékenyek az ausztenites acélok. A hŒmérséklet jelentŒsen befolyásolja a korróziót. Kritikus hŒmérsékletként az 50 °C említhetŒ. 2.2.5. A2 és A4 acélok kapcsolata korrózív közegekkel A következŒ táblázatban áttekintést adunk az A2 és A4 minŒségı acélok különbözŒ korrózív közegekkel szembeni ellenállóképességérŒl. A megadott értékek csak kiindulási pontként szolgálnak, de jó lehetŒséget kínálnak az összehasonlításra. 16. táblázat
15 15.18.
MT07_0150-fejezet15
2/28/08
9:25 AM
Page 21
INFÓ
16. táblázat (folytatás)
15 15.19.
MT07_0150-fejezet15
2/28/08
9:25 AM
Page 22
INFÓ 2.3. Rozsdamentes csavarok és anyák jelölése
Anyák jelölése a DIN EN ISO 3506-2 szerint
A rozsdamentes csavarok és anyák jelölésének tartalmaznia kell az acélcsoportot és a szilárdsági osztályt, valamint a gyártói jelet.
Az anyákat 5 mm névleges menetátmérŒ fölött a jelölési rendszernek megfelelŒen egyértelmıen meg kell jelölni. A jelölés csak az egyik felfekvŒ felületen megengedett, és azt csak bemélyítve szabad elhelyezni. A jelölés a kulcsfelületen is megengedett.
Csavarok jelölése a DIN ISO 3506-1 szerint A hatlapfejı és a belsŒ kulcsnyílású hengeres fejı csavarokat M5 névleges átmérŒ fölött a jelölési rendszernek megfelelŒen egyértelmıen meg kell jelölni. A jelölést lehetŒség szerint a csavarfejen kell elhelyezni.
L ábra: kivonat a DIN EN ISO 3506-2 szabványból
K ábra: kivonat a DIN EN ISO 3506-1 szabványból
15 15.20.
MT07_0150-fejezet15
2/28/08
9:25 AM
Page 23
INFÓ 3. DIN-ISO információk Mıszaki szabványosítás - átállás az ISO szabványra Szabályzat A mıszaki szabványosítás a mıszaki területen végzett egységesítési munka, amelyet az érdekelt csoportok közösen végeznek. Célja a fogalmak, termékek és eljárások stb. meghatározása, rendezése és egységesítése a technika területén. Ezáltal pl. a különbözŒ konstrukciókhoz optimális megoldások találhatók, miközben a szükséges szerkezeti elemek megrendelése igencsak jelentŒen leegyszerısödik. Ezt az egységesítési munkát Németországon belül a múltban nemzeti szinten a Német Szabványosítási Intézet (DIN) végezte. Ezenkívül regionális szinten léteznek a Európai Szabványok (EN szabványok), valamint nemzetközi szinten az ISO szabványok, amelyeket a Nemzetközi Szabványosítási Szervezet ad ki. A Nemzeti Szabványokat (DIN) messzemenŒkig nemzetközi / európai szabványok váltják / váltották fel. A DIN szabványokat a továbbiakban csak olyan termékekre alkalmazzák, amelyekre nincs ISO vagy EN szabvány. A Nemzetközi Szabványok (ISO) az 1946-ban alapított ISO feladata és célkitızése értelmében a mıszaki szabályok világméretı egységesítését szolgálják, ezáltal egyszerısítik az árucserét, és megszüntetik a kereskedelmi akadályokat. Az Európai Szabványok (EN) célja a mıszaki szabályok és törvények harmonizálása az 1995.1.1. óta megvalósult közös európai belsŒ piacon (EU/EGK). AlapvetŒ célkitızés, hogy a meglévŒ ISO szabványokat amennyire lehetséges EN szabványként változatlan formában átvegyék. Az ISO és az EN szabványok közötti különbség abban áll, hogy az EN szabványokat az Európai Tanács határozata értelmében a tagországokban nemzeti szabványként haladéktalanul és változatlanul át kell venni és be kell vezetni - és a megfelelŒ nemzeti szabványt ezzel egy idŒben vissza kell vonni. Termékmegnevezések és termékmódosítások Az európai szabványok bevezetését gyakran áttekinthetetlennek és kaotikusnak nevezik. Ez azonban, alaposabban megnézve, nincs így. Sok DIN szabvány alapul szolgált az ISO szabványokhoz. A régi DIN szabványok az új ISO szabványokra változtak. Ha egy ISO szabványt változtatás nélkül átvesznek a nemzeti szabványelŒírásokba, akkor a nemzeti szabvány ugyanolyan elnevezést kap, mint a megfelelŒ ISO szabvány. Egy ISO szerinti csavaranya elnevezése ennek megfelelŒen az egész világon ISO 4032-M 12-8.
Alapjában véve sok esetben nem lehet „DIN-rŒl ISO-ra“ való átállásról beszélni, mert az ISO szabványok a múltban már sok DIN szabványt átvettek. Az egyes szabványelŒírások harmonizálásánál változik ugyan néhány elnevezés, de magukon a termékeken nem sok minden változik. IdŒközben az ISO szabványoknak az európai szabályzatba (EN) való átvételénél a 20-ezres számot hozzáadták az ISO számhoz (pl. DIN EN ISO 24034). Ezt a jelölési rendszert azonban néhány évvel ezelŒtt ismét megszüntették és a most szokásos „DIN EN ISO . . .“ formával helyettesítették. Az elnevezés-módosítások a gyártási dokumentációk és a rendelési adattárak tekintetében bizonyára nagyon bosszantóak, mivel ezeket elŒbb-utóbb meg kell változtatni. Egy dologgal azonban tisztában kell lennünk: Minél gyorsabban megvalósítjuk az európai szabványok megfelelŒségét, annál gyorsabban élvezhetjük a kereskedelmi, ill. beszerzési akadályok leküzdésének a hasznát Európán belül. Mint ahogy említettük, sok DIN szabvány tartalma már megfelel az ISO szabványnak, mert azokat már akkor bevezették, amikor az „ISO-átállás“ még nem volt aktuális. A csavarokra és anyákra vonatkozó, nyilvánvalóan legfontosabb ISO 898-1 „KötŒelemek mechanikai tulajdonságai“ c. szabvány esetében az európaizálás után semmilyen változások nem várhatók, mivel ezt a szabványt kezdettŒl fogva változatlan tartalommal átvették a német szabványgyıjteménybe. A szabályzatok harmonizálásánál az egyik, valószínıleg legjelentŒsebb termékmódosítás mindenesetre még elŒttünk áll. Ez pedig a kulcsnyílásokat érinti az összes hatlapú terméknél. Ide tartoznak az M 10, M 12 és M 14 méretı csavarok és anyák (ezeknél a kulcsnyílások 1 mm-rel csökkennek), valamint az M 22-es csavarok (2 mm-rel nagyobb kulcsnyílás). Ezt a négy méretet leszámítva az összes többi csavarméret már teljesen azonos az ISO szabvánnyal. Ez azt jelenti, hogy például egy DIN 933 M 16 x 50-8.8 csavar méretét és mıszaki tulajdonságait tekintve teljesen azonos az ISO 4017 M 16 x 50-8.8 csavarral. Itt tehát csak a megnevezést kell módosítani a gyártási dokumentációkban vagy a rendelési adattárakban. Ezzel szemben az ISO az új mıszaki ismeretek alapján a hatlapú anyáknál növelte a magasságot, mert felismerték, hogy különösen az új meghúzási eljárások alkalmazásánál a leszakítási szilárdságot már nem lehetett biztosítani. Ebben az esetben a kötés már nem lenne biztonságos. Már csak ezért is nagyon ajánlatos az ISO szabványok szerinti csavaranyák használata.
15 15.21.
MT07_0150-fejezet15
2/28/08
9:25 AM
Page 24
INFÓ DIN - ISO
ISO - DIN
(összehasonlító szembeállítás)
(összehasonlító szembeállítás)
15 15.22.
MT07_0150-fejezet15
2/28/08
9:25 AM
Page 25
INFÓ Tervezett DIN/ISO szabványátállás, általános módosítások, szakterületek szerint rendezve Aktuálisan érvényes szabványok - kiadás: 1997. november Mıszaki szállítási feltételek
A táblázat
15 15.23.
MT07_0150-fejezet15
2/28/08
9:25 AM
Page 26
INFÓ Metrikus kiscsavarok
B táblázat
Szegek és csapok
C táblázat
15 15.24.
MT07_0150-fejezet15
2/28/08
9:25 AM
Page 27
INFÓ Lemezcsavarok
D táblázat
Hatlapfejı csavarok és hatlapú anyák
E táblázat
15 15.25.
MT07_0150-fejezet15
2/28/08
9:25 AM
Page 28
INFÓ Hernyócsavarok
F táblázat
15 15.26.
MT07_0150-fejezet15
2/28/08
9:25 AM
Page 29
INFÓ Méretváltozások hatlapfejı csavaroknál és hatlapú anyáknál
G táblázat
15 15.27.
MT07_0150-fejezet15
2/28/08
9:25 AM
Page 30
INFÓ Hatlapfejı csavarok és hatlapú anyák, általános módosítások
1) 2)
Kulcsnyílások és anyamagasságok összehasonlítása, DIN: ISO lásd a C táblázatot Szabványok hozzárendelése, acélból készült anyák mechanikai tulajdonságai, lásd a C táblázatot
H táblázat
15 15.28.
MT07_0150-fejezet15
2/28/08
9:25 AM
Page 31
INFÓ 4. Gyártás 4.1. Csavarok és anyák gyártása
4.4. Forgácsoló alakítás
Elvi gyártási eljárások
Ez az eljárás a forgácsmentes alakítás továbbfejlesztése miatt egyre inkább háttérbe szorul. Ezt az eljárást mindenekelŒtt a nagy szilárdságú tartományban, a belsŒ menet vágásához és a készremunkáláshoz használják.
Csavarok és anyák gyártása
4.5. HŒkezelés Forgácsoló alakítás
Forgácsmentes alakítás
Melegalakítás
Hidegalakítás
M ábra: a különbözŒ gyártási eljárások áttekintése
A kötŒelemek gyártására elvileg több lehetŒség is rendelkezésre áll. A gyakorlatban a hidegalakítási technika terjedt el. A csavarok túlnyomó részét ezzel a technikával gyártják. De éppenséggel a többi eljárásnak is van létjogosultsága; a melegalakítást például a nagyobb átmérŒ-tartományokban, a forgácsoló alakítást pedig különleges csavaroknál és rajzos alkatrészeknél alkalmazzák. 4.2. Forgácsmentes alakítás – hidegalakítás
Egy sor különbözŒ hŒkezelési eljárás létezik. Ezeket kötŒelemekre is használják, hogy azok a gyakorlatban fellépŒ igénybevételi módoknak ténylegesen ellen tudjanak állni. A szükséges mechanikai tulajdonságok, mint pl. a megkövetelt szakítószilárdság és a folyási határ ezekkel az eljárásokkal érhetŒk el. A csavarok gyártásánál elsŒsorban a következŒ hŒkezelési eljárásokat alkalmazzák: nemesítés, betétedzés és lágyítás. Az anyag szerkezetét a mindenkori eljárások úgy változtatják meg, hogy a megkövetelt mechanikai tulajdonságok létrejöjjenek. 4.5.1. Nemesítés A nemesítés a DIN EN ISO 898 1. rész szerinti csavarokra a 8.8 szilárdsági osztálytól felfelé és a DIN EN 20898 2. rész szerinti anyákra a 05, 8 szilárdsági osztálytól felfelé (> M16) elŒírás. Az „edzés“ és az ezt követŒ „megeresztés“ kombinációját nemesítésnek nevezzük.
Ezt az eljárást a következŒ esetekben használják:
nagy szériák gyártásánál,
Edzés:
kb. M30-as méretekig,
kis és közepes zömítési arányoknál.
A csavart egyebek mellett a széntartalomtól függŒen egy meghatározott hŒmérsékletre felmelegítik, és hosszú ideig ezen a hŒmérsékleten tartják. Eközben az anyag szerkezete átalakul. Az ezt követŒ hirtelen lehıtéssel (víz, olaj stb.) nagy keménységnövekedés érhetŒ el.
4.3. Forgácsmentes alakítás – melegalakítás Ezt az eljárást a következŒ esetekben használják: nagy méretek gyártásánál. Itt a formázó erŒk olyan nagyok, hogy a hidegalakítás helyett célszerıbb melegalakítást végezni. A gyakorlatban gyakran alkalmazott határ az M30as méret. nagy zömítési arányoknál. Itt nem alkalmazható a hidegalakítási technika, mivel a fellépŒ hidegkeményedés korlátozza az alakítási arányt. Ezt a hidegkeményedést a melegalakításnál megakadályozzák. a szerkezeti anyag magas alakítási ellenállásánál, mivel a hidegalakításnál igen nagy erŒkre lenne szükség.
Megeresztés: Az üvegkemény és ezáltal rideg anyag ebben az állapotban a gyakorlatban nem használható. Az anyagot ismét fel kell melegíteni a szabványban meghatározott minimális hŒmérsékletre, hogy az anyag szerkezetében lévŒ feszültségek csökkenjenek. Ezzel a mıvelettel ugyan csökken az elŒzŒleg nyert keménység (ez azonban még jelentŒsen meghaladja a kezeletlen anyag értékeit), de nagyobb szívósság érhetŒ el. Ez az eljárás fontos segédeszköz a gyártó számára ahhoz, hogy a csavarokat úgy gyártsa, hogy azok a gyakorlatban megkövetelt igényeknek megfeleljenek.
15 15.29.
MT07_0150-fejezet15
2/28/08
9:25 AM
Page 32
INFÓ 4.5.2. Betétedzés
4.5.3. Lágyítás (temperálás)
Ezt az eljárást a többi között lemez- és fúrócsavaroknál, menetnyomó és önfúró csavaroknál alkalmazzák. Ennél döntŒ jelentŒsége van a nagy felületi keménységnek, hogy ezek a csavarok képesek legyenek a menetet önállóan létrehozni.
Egy sor különbözŒ lágyítási eljárás létezik, amelyeknek eltérŒ hatása van az anyagszerkezetre és az anyagban uralkodó feszültség-állapotokra. A kötŒelemekkel öszszefüggésben a feszültségszegény lágyítás egy nagyon fontos eljárás (felmelegítés kb. 600 °C-ra és hosszabb idejı hŒntartás). A hidegalakításnál kialakuló hidegkeményedés a feszültségszegény lágyítással visszafordítható. Ez különösen fontos a 4.6 és 5.6 szilárdsági osztályú csavaroknál, mivel itt a csavarnak nagy nyúlással kell rendelkeznie.
A gyártáshoz 0,05 - 0,2 %-os széntartalmú acélokat használnak. Ezeket felmelegítik és szenet leadó környezetben (pl. metán) hosszabb ideig hŒntartják. A szén a peremzónákba diffundál, és ezáltal helyileg növeli a széntartalmat. Ezt a folyamatot felszenesítésnek nevezzük. Az anyagot ezután hirtelen lehıtik, és ezáltal a peremzónákban megedzik. Ennek az az elŒnye, hogy a felület nagyon kemény lesz, de ennek ellenére a csavarmagban elegendŒ szívósság marad.
15 15.30.
MT07_0150-fejezet15
2/28/08
9:25 AM
Page 33
INFÓ 5. Acélcsavarok felületvédelme Annak érdekében, hogy az acélcsavarok felületét a korrózióval szemben meg lehessen védeni, különbözŒ bevonatokat használnak. Ebben az esetben passzív korrózióvédelemrŒl is beszélünk, mivel a kötŒelemekhez használt szerkezeti anyagok nem képesek magukat megvédeni.
Rétegvastagságok (teljes rétegvastagság)
5.1. Az EN ISO 4042 szerinti jelölési rendszer A különbözŒ fém védŒrétegek, valamint azok rétegvastagságának jelölését az EN-ISO 4042 szabványos kódokkal egyértelmıen rögzíti. A kódrendszer felépítése a galvánbevonatokra a következŒ: X
X
X
Bevonó fém a)
A bevonat min. vastagsága Fényesség foka és utókezelés
Az elsŒ és a második bevonó fémre meghatározott vastagságok minden bevonat-kombinációra érvényesek, kivéve ha a felsŒ réteg króm, amelynek a vastagsága mindig 0,3 μm.
24. táblázat: kivonat az EN ISO 4042 szabványból Q ábra: kivonat az EN ISO 4042 szabványból
A kódrendszer egyes elemeit a 23.-25. táblázatban soroljuk fel. Bevonó fém
a) b) c)
A kadmium használatát bizonyos országokban korlátozzák. Az ISO-osztályozás kódját az ISO 1456 rögzíti. A krómréteg vastagsága = 0,3 μm.
23. táblázat: kivonat az EN ISO 4042 szabványból
15 15.31.
MT07_0150-fejezet15
2/28/08
9:25 AM
Page 34
INFÓ Utókezelés és passzíválás kromátozással Jelölési példa: Adva van: ISO 4014 szerinti hatlapfejü csavar – M12 x 40 – 8.8, galvános cinkbevonat, minimális rétegvastagság: 5 μm,fényesség foka „fényes“ és sárgás kromátozás Jelölés az EN ISO 4042 szerint: Hatlapfejı csavar, ISO 4014 – M12 x 40 – 8.8 A2L A kromátozás (passzíválás) közvetlenül a horganyzás után történik krómsav-oldatokba való bemerítéssel. A kromátozási folyamat növeli a korrózióvédelmet és megakadályozza a cinkréteg bepárásodását és elszínezŒdését. A kromátréteg védŒ hatása az eljárási csoportok szerint eltérŒ (lásd a táblázatot).
a) b) c)
Passzíválás csak cink- és kadmium-bevonatoknál lehetséges. Csak cink-bevonatokra érvényes. Példák a tartós bevonatra.
25. táblázat: kivonat az EN ISO 4042 szabványból
15 15.32.
MT07_0150-fejezet15
2/28/08
9:25 AM
Page 35
INFÓ 5.2. Korrózióállóság a védŒrétegek függvényében Egy csavarkötés korrózióállóságára a mindenkori alkalmazás a mértékadó. Az általános alkalmazási esetek áttekintése az alkalmazási környezet és a hŒmérséklet függvényében mindenkor kiválasztandó bevonatról a 26. táblázatban található. Az adatok körülbelüli
irányértékeknek tekintendŒk. Kétség esetén célszerı a szállítóval együttmıködni.
Galvanikus bevonó eljárások
15 15.33.
MT07_0150-fejezet15
2/28/08
9:25 AM
Page 36
INFÓ További felületkezelések Eljárás
Magyarázatok
Maximális alkalmazási hŒmérséklet
Ruspert
Kiváló minŒségı lamellás cink-alumínium bevonat, a legkülönbözŒbb színekben elŒállítható. Rétegvastagságtól függŒen 500 h vagy 1000 h a permetködvizsgálatban (DIN 50021).
Tüzihorganyzás
CinkfürdŒbe merítés, aminek hŒmérséklete kb. 440°C – 470°C között van. Rétegvastagságok min. 40 ∝m. Matt és érdes felület, foltosodás viszonylag 250°C rövid idŒ elteltével lehetséges. Nagyon jó korrózióvédelem. Alkalmazható menetesalkatrészekre M 8 mérettŒl. Az összecsavarhatóság megfelelŒ intézkedésekkel (forgácsoló elŒ- és utómegmunkálással) biztosítható.
Foszfátozás (bonderezés, bonderizálás, antoxálás, parkerezés, feketítés)
Csak csekély korrózióvédelem. Jól tapadó alap festékhez. Külalak: szürkétŒl szürkésfeketéig. Utólagos beolajozással jobb korrózióvédelem.
Barnítás (feketítés)
Kémiai eljárás. FürdŒ-hŒmérséklet kb. 140°C ezt követŒ olajozással. Dekorációs célokra, csak csekély korrózióvédelem.
Színezés
Színminta szerint.
Feketítés (rozsdamentes) Termikus utókezelés
Kémiai eljárás. Ezáltal az A1 – A 5 minŒségı acélok korrózióállósága csökkenhet. Dekorációs célokra. Kültéri felhasználásra nem alkalmas.
Dacromet (szervetlen cinkbevonat)
A Dacromet réteget kromátozott cinklemezek vizes oldatának segítségével (kis alumíniumrészarány) viszik fel a bevonandó alkatrészekre. Az ezt követŒ szárítási és beégetési folyamat során specifikus, vízben oldódó, szerves alkotóelemek egyfajta szinterezési folyamatban a réteget cink- és alumíniumlamellákból álló szervetlen, erŒsen tapadó bevonattá, kromát-vegyületté alakítják át. A felületnek ezüstszínı, mıszaki kinézete van. Az alkatrészek (dobban vagy állványon történŒ) bevonása a kívánt rétegvastagságtól függŒen egy vagy két menetben történik. A védŒréteg kialakítása beégetéssel történik 280°C fölötti objektum-hŒmérsékleten. A Dacromet korrózióállósága a felhordott rétegmennyiséggel arányos. A rétegvastagságokat a gyakorlatban a kívánt korrózióvédelmi foknak megfelelŒen választják ki.
Mechanikus horganyzás (Mechanical Plating) Polyseal
Kémiai-mechanikai bevonási folyamat. A zsírtalanított alkatrészeket egy speciális üveggolyó keverékkel és cinkporral együtt egy lemezelŒ dobba teszik. Az üveggolyók a cinkporszemcsék hordozójaként mıködnek és azokat felviszik a munkadarab felületére, ahol a szemcsék hideghegesztéssel feltapadnak.
Impregnálás
A viaszt tartalmazó, vízkiszorító folyadékban végzett utókezelésnek köszönhetŒen fŒleg a nikkelezett alkatrészeknél a mikropórusok viasszal zárhatók le. Ezáltal lényegesen javul a korrózióállóság. A viaszfilm száraz és láthatatlan.
Delta Tone
A Delta Tone egy a Dörken cég által kifejlesztett nem elektrolitikus eljárással felvitt cinklamellás bevonat, ami hasonlít a Dacromet bevonatra, de Chrome IV mentes . A Chrome IV mentesség miatt a Delta Tone eljárásnál azonos korrózióvédelmi követelmények mellett valamivel nagyobb rétegvastagság szükséges. IdŒközben mindkét eljárás (Delta Tone és Dacromet) bekerült a DIN EN ISO 10683 szabványba. A Delta-Tone eljárásnál a megtisztított és mechanikailag revétlenített alkatrészeket oldószertartalmú, krómsavmentes cinkpehely-diszperzióba merítik. Centrifugálás után a bevonatot kb. 200°C-on beégetik, és ennek során egy szervetlen, alumíniumtartalmú, korlátozott villamos vezetŒképességgel rendelkezŒ cinkbevonat keletkezik. A Dacromet eljáráshoz képest alacsonyabb beégetési hŒmérséklet elŒnyös lehet a nemesített, nagy szilárdságú csavaroknál. A bevonat nincs kromátozva, és ezüstös alapszíne van. A rétegvastagság két bemerítési és beégetési kör után normál esetben 8 - 12 μm. Az eljárás megismétlésével vastagabb rétegek érhetŒk el, súrlódási tényezŒ: 0,10 - 0,12. Más színek Delta Seal eljárással készülŒ kiegészítŒ bevonattal lehetségesek. A Delta Tone alkalmazási területe megegyezik a Dacromet bevonatéval. KiegészítŒ Delta-Seal bevonat nélkül valamivel rosszabb a korrózióállóság.
70°C
70°C
Minden nagy szakítószilárdságú acélalkatrész (1000 N/mm 2-tŒl) a hidrogénfelvétel miatt a pácolási vagy galvános kezelés alatt rideggé válhat (hidrogén által indukált rideggéválás). Minél kisebb az anyag keresztmetszete, annál nagyobb a rideggé válás veszélye. A hidrogén termikus utókezeléssel (a megeresztési hŒmérséklet alatt) részben eltávolítható. A technika mai állása szerint ez az eljárás nem nyújt 100%-os biztonságot. A termikus utókezelést közvetlenül a galvános kezelés után kell végezni.
Hagyományos merítési eljárással elŒször egy cinkfoszfát réteget visznek fel. Ezt egy szerves védŒréteg követi, ami kb. 200°C-on kikeményedik. Végezetül még egy réteg rozsdavédŒ olajat visznek fel. Ez a védŒbevonat különféle színekben készülhet (rétegvastagság: kb. 12 μm).
15 15.34.
300°C
MT07_0150-fejezet15
2/28/08
9:25 AM
Page 37
INFÓ Óra 200
5.2.1. A különbözŒ passzíválások tartósságának összehasonlítása sópermet-vizsgálat segítségével (DIN 50021)
150 100
A vörös rozsda elsŒ megjelenése 50 sárga
olivazöld
kék
fekete
színtelen 0
3
5
8
12 Rétegvastagság (μm)
15 15.35.
MT07_0150-fejezet15
2/28/08
9:25 AM
Page 38
INFÓ 6.
A metrikus acélkötések méretezése
A pontos csavarszámítás a tervezŒtŒl alapos ismereteket kíván a méretezendŒ csavarkötésekrŒl és azok alkalmazásáról, mert az minden alkalmazási esetben eltérŒ. A csavarszámításnál nagyon sok tényezŒt kell figyelembe venni, mint pl. a súrlódási tényezŒt, a kiválasztott meghúzási eljárást, a tágulási hézagok számát
1)
és természetesen a csavarok és anyák mechanikai tulajdonságait. Ezért ettŒl ezen a helyen eltekintünk. A felhasználó a következŒ táblázat segítségével megközelítŒ pontossággal gyorsan és egyszerıen kiválaszthatja a csavarokat.
Excentrikusan támadó hajtóerŒnél (FB) vagy nyúló csavaroknál olyan méreteket kell választani, amelyek a következŒ terhelési fokozatnak felelnek meg.
27. táblázat:
15 15.36.
MT07_0150-fejezet15
2/28/08
9:25 AM
Page 39
INFÓ 7. Csavarok acélszerkezethez A GV-csavarkötés hatásmechanizmusa
7.1. Mit jelent a HV-csavarkötés A HV a nagy szilárdságú csavarokkal létrehozott kötéseket jelöli. A H betı nagy szilárdságot jelent (a csavar anyagminŒsége). A V betı eredetileg az elŒfeszített állapotot jelentette (a csavar állapota), de a csavarok továbbfejlesztése eredményeként nagy szilárdságú csavarokat is alkalmaztak, amelyeket nem vagy csak részben feszítenek elŒ utólagos felülvizsgálat nélkül. A nem, vagy csak részben elŒfeszített, nagy szilárdságú csavarokból készült kötések manapság a magasépítésı acélszerkezetekben mintegy 90%-os arányt képviselnek. Ezeket azonban fŒleg csak nyugvó igénybevételnek kitett szerkezeti elemekhez - mint pl. csarnokok, állványok és vázszerkezetek használják. Ezt a csavarkötést az igénybevétel jellegétŒl függŒen nyíró- / lyukfal- kötésnek (SL-csavarkötés) nevezzük. Az erŒátvitel a csavarra ható nyíró igénybevétel és a csavarszár és a lyukperem közötti felületi nyomás (palástnyomás) hatására megy végbe. Palástnyomás akkor keletkezik, ha az F terhelŒ erŒ a csavarszárat a lyukfalhoz nyomja. A csavar részleges elŒfeszítése következtében nŒ a megengedett palástnyomás. Nyírásról akkor beszélünk, ha a szerkezeti elemek úgy hatnak a csavarszárra, mint az olló szárai. A GV-csavarkötés hatásmechanizmusa
A HV-garnitúrák felületkezelése A felületkezelés éppen a HV-csavaroknál játszik jelentŒs szerepet. A felületkezelésnek az az értelme, hogy az egyes kötŒelemeknek bevonat segítségével különleges felületi tulajdonságokat kölcsönözzön. Tüzihorganyzással kielégítŒ korrózióvédelem és MoS2-vel kezelt anyáknál meghatározott súrlódási tényezŒ érhetŒ el. A DIN 267 10. része szerint a cink rétegvastagsága legalább 40 μm kell legyen. HV-csavaroknál termikus horganyzással kb. 60 - 80 μm rétegvastagság érhetŒ el. Így a beható közegtŒl függŒen (lásd a 7.3. diagramot) hatékony védelmet jelent a csavarkötés mıködŒképességének. A horganyzás nélküli anyamenetben szerelés után a menettel közvetlenül érintkezŒ csap cinkbevonata veszi át a korrózióvédelmet. A cink rétegvastagsága össze van hangolva a csavar és az anya menettırésével, ami biztosítja a menet járathatóságát. A DIN 18800, 1. rész szerint egy adott gyártótól csak komplett garnitúrákat (csavar, anya, alátét) szabad használni!
A fŒleg nem nyugvó, azaz dinamikus igénybevételnél, ami darupályáknál, vasúti hidaknál, de különösen kotrógépeknél is elŒfordulhat, követelmény a csavarok teljes elŒfeszítése. Az ilyen csavarkötésnél az erŒátvitel a szerkezeti elemek érintkezŒ felületeinek súrlódása útján jön létre. Ahhoz, hogy a csavarkötés ne csússzon meg, azaz a csavar a szár lyukfalra támaszkodásakor ne feküdjön fel, az érintkezési felületeket szórással vagy megengedett csúszásmentes festéssel csúszásmentessé kell tenni. A csavarok meghúzásakor az erŒk a csavarirányra merŒlegesen adódnak át (a csavarok tervszerı elŒfeszítése), és csúszásmentes kötés jön létre.
15 15.37.
MT07_0150-fejezet15
2/28/08
9:25 AM
Page 40
INFÓ 7.2. HV-csavarok a DIN 6914 szerint
A befogási hosszok kiszámítása a hosszanti tırések figyelembevételével történt.
15 15.38.
d2 ds
d1
Méretek és befogási hosszak
MT07_0150-fejezet15
2/28/08
9:25 AM
Page 41
INFÓ 7.3. A legfontosabb korróziófajták acélszerkezetben
7.3.2. Hidrogén által indukált feszültségkorrózió Savas maratásnál vagy galvanikus nemesítésnél (külsŒ áram nélküli eljárásnál is) a fürdŒbŒl mindig atomos hidrogén csapódik ki, ami az acél felületébe diffundálhat. Minél nagyobb a szilárdság (Rm = 1000 N/mm2 szakítószilárdság fölött, keménység 300 HV), annál inkább ez történik.
A korrózió a fémes anyag által a környezetére adott válasz, ami a szerkezeti anyagban mérhetŒ változást idéz elŒ, és korróziós kárt okozhat. A korróziós folyamatot befolyásoló tényezŒk: – a szerkezeti anyag, – a környezeti feltételek, – a lehetséges reakciók. A tervezŒnek mindig mind a három tényezŒt figyelembe kell vennie. A mechanikai kötéstechnikában legtöbbször a nedvesség és a levegŒben lévŒ oxigén hatására a fém szerkezeti anyagban bekövetkezŒ korrózióról van szó. 7.3.1. Légköri korrózió (speciális agresszív közegek nélkül)
Ez addig folytatódik, amíg a maradék keresztmetszet már nem bírja elviselni a külsŒ húzó terhelést, és spontán eltörik. A belsŒ pórusokban ráadásul hidrogén halmozódhat fel, molekulákká egyesülhet és ezáltal igen nagy nyomást hozhat létre, ami belsŒ repedéseket, esetleg roncsolódást is okozhat („halszemek“).
Cinkrétegek μm-ben Példa: Cink lehordás (években) 50 μm rétegvastagságnál Ipari környezet Nagyvárosi környezet Tengeri környezet Normál vidéki környezet
Az atomos hidrogén az acélban a magas húzófeszültségı zónákba vándorol (külsŒ, belsŒ hornyok), ott felhalmozódik, és gyengíti a fémes kapcsolatot, mígnem egy mikrorepedés keletkezik. Ezáltal csökken a terület feszültsége, a rés csúcsán azonban újabb feszültségkoncentrációk keletkeznek, amelyek ismét atomos hidrogént vonzanak magukhoz, legyengülnek, repednek stb.
7 9 27 45
év év év év
Korrózióvédelem (kb. 60 - 80 μm rétegvastagság) Hatékony védelem agresszív környezetben is.
A hidrogén által indukált rideggéválás tehát húzó feszültségekhez és diffundáló hidrogénhez kötŒdik, és ezért nem azonnal, hanem csak egy késŒbbi idŒpontban lép fel - esetleg csak hónapokkal késŒbb. A kritikus hŒmérséklettartomány („késleltetve“) 20°C körül van. A kritikus részeknél nem kerülhetŒ el teljesen a korrózió. Csak a hidrogén-felvételt lehet megfelelŒ folyamatirányítással a minimumra csökkenteni (nyers felületek, szórás maratás helyett, inhibitorok), és a hidrogén egy részét az alkatrészek melegítésével a fémbevonás után, esetleg már a maratás után ismét kihajtani: 200 - 230°C/min. 4 óra. A 4 μm fölötti cink-rétegvastagságok a hidrogén számára már áthatolhatatlanok. A krómrétegek ilyen hŒmérsékleteken már tönkremennek. Ezért a melegítést a horganyzás után, a kromátozás elŒtt kell elvégezni! Kritikus alkatrészeknél ajánlatos alternatív (szerves/ szervetlen) bevonatot alkalmazni, vagy rozsdamentes acélból készült elemeket használni. Ridegedés-vizsgálatot csak 24 - 96 órán át 20 °C-on végzett feszítés-vizsgálattal (lehetŒleg magas húzó feszültségek) lehet végezni, amelynél egyetlen alkatrész sem törhet el.
15 15.39.
MT07_0150-fejezet15
2/28/08
9:25 AM
Page 42
INFÓ 7.4. DIN 18800 (1990. nov.) szerinti kötések Perem- és lyuktávolságok A csavarok távolságára az 1. táblázat érvényes. A távolságokat a lyukközéptŒl kell mérni.
Sajtolt lyukaknál a legkisebb peremtávolság: 1,5 dL, a legkisebb lyuktávolság: 3 dL. A perem- és lyuktávolságok akkor lehetnek nagyobbak, ha nem áll fenn helyi kidudorodási veszély, és ha
különleges intézkedésekkel biztosítható a megfelelŒ korrózióvédelem. 1)
1. táblázat Példák a szabad peremek merevítésére az ütközési és csatlakozási tartományban. Ahol t a kötés kívül fekvŒ alkatrészeinek legkisebb vastagsága.
Elméleti szerkezeti méretek a Δ d = 1 mm és Δ d = 2 mm lyuktırésı csavarokhoz.
2. táblázat
15 15.40.
maximum 8 t, ha a szabad peremet a keresztmetszet formája merevíti.
MT07_0150-fejezet15
2/28/08
9:25 AM
Page 43
INFÓ Kritikus palástnyomó erŒk mó erŒnél maximum Vl,Rd-rŒl van szó, ami nagyobb távolságoknál is feltételezhetŒ. Bizonyításnál a csavar kritikus palástnyomó erejét nem szabad nagyobbnak venni, mint annak kritikus nyíró erejét. Az St 52 (S 355) acélminŒségre a táblázati értékeket 1,5-ös tényezŒvel lehet átszámítani.
Névleges lyuktırés Δ d = 1 mm ElŒfeltétel: Az erŒ irányára merŒleges távolságok e 2 ≥ 1,5 d L és e 3 ≥ 3 d L
Névleges lyuktırés Δ d = 2 mm ElŒfeltétel: Az erŒ irányára merŒleges távolságok e 2 ≥ 1,5 d L és e 3 ≥ 3 d L
3. táblázat
4. táblázat
A palást terhelhetŒsége a kiválasztott perem- és lyuktávolságoktól függ. A táblázati értékeket a mindenkori erŒirányra irányadó lemezvastagsággal, min Σ t (cmben) kell megszorozni. A palást maximális terhelhetŒsége az e = 3,5 dL lyuktávolságnál, ill. az e1 = 3dL peremtávolságnál adódik. A „ “ jel az oszlop végén azt jelenti, hogy az elŒbb megadott kritikus palástnyo-
15 15.41.
MT07_0150-fejezet15
2/28/08
9:25 AM
Page 44
INFÓ 7.5. Szerelés Fontos: HV-csavarokat csak egy gyártótól származó komplett garnitúraként szabad felhasználni. Minden csavart a csavarfej és az anya alatt elhelyezett alátétekkel kell szerelni. Eközben ügyelni kell arra, hogy az alátétek leélezett része kifelé mutasson. Ez a szár és a fej közötti lekerekítési sugár felfogására szolgál.
A csavarmenetnek az összekapcsolandó szerkezeti elembe való benyúlását megakadályozandó, az anya alá két alátétre is szükség lehet. Az anyát meghúzás elŒtt teljes magasságban kézzel kell felcsavarozni. Fontos tudnivaló: A csavarokat, anyákat és alátéteket felhasználásuk elŒtt védett helyen kell tárolni.
ElŒkészület csúszásmentes kötések létesítéséhez nagy szilárdságú csavarokkal A csúszásmentes csavarkötések súrlódó felületeit összeszerelés elŒtt az acélszerkezetek felületkezeléséhez használt szokásos szóróanyaggal (kivéve drótszemcse) és szemcsenagysággal vagy kétszeri lángszórással kell a DIN 55928, 4. rész szerint megtisztí-
tani. A súrlódó felület bevonásához a Német Szövetségi Vasutak specifikációja (TL 918300, 85. lap) szerinti alkáliszilikát-cinkporfestéket kell használni (beszerezhetŒ a BD Hannover nyomtatvány-raktárából).
ElŒfeszítés A HV-csavarok elŒfeszítése az anyák meghúzásával történik. Az elŒfeszítés forgatónyomaték-, impulzusnyomaték- vagy forgásszög-eljárással történhet. Nagyobb csavarképek esetén a csavarokat átugró sorrendben kell az elŒírt érték 60%-áig meghúzni. A csavarokat ezután kell a végleges elŒfeszítéssel meghúzni (utoljára a csatlakozási végeken lévŒ csavarokat).
beállítani (lásd az 5. táblázat 4. oszlopát), és megfelelŒ mérŒberendezésekkel (pl. tenziméter) a beszereléshez tervezett legalább három csavaron ellenŒrizni kell. Csak bevizsgált típusú ütvecsavarozót szabad használni.
Fontos: A DIN 6915 szerinti HV-anyák molibdénszulfid bevonattal vannak ellátva. Az összes vagy csak egyes kötŒelemek kiegészítŒ kenése megváltoztatja az elŒfeszítési értékeket.
Az elŒzetes meghúzási nyomaték kifejtése után (lásd az 5. táblázat 5. oszlopát) az anyát a megadott forgásszöggel kell tovább húzni (lásd az 5. táblázat 6-8. oszlopát).
a) ElŒfeszítés nyomaték-kulccsal (forgatónyomaték-eljárás) A szükséges elŒfeszítési erŒt (Fv) egy mérhetŒ forgató nyomaték (Mv) hozza létre (lásd az 5. táblázat 3. oszlopát). A hibás elŒfeszítési erŒ elkerülése érdekében a nyomatékkulcsot használat elŒtt és használat közben legalább félévente ellenŒrizni kell. A hibahatár beállításnál és leolvasásnál nem haladhatja meg a +/- 0,1 Mv értéket.
c) ElŒfeszítés forgásszög-eljárással
Szükséges meghúzási nyomatékok, elŒfeszítési erŒk és forgásszögek. Fontos: A táblázat értékei csak MoS2 kenésı DIN 6915 szerinti tüzihorganyzott HV-anyák használatánál érvényesek!
b) ElŒfeszítés Ütvecsavarozóval (impulzusnyomaték-eljárás) A szükséges elŒfeszítési erŒt (Fv) az impulzusnyomaték hozza létre. A meghúzó készüléket használat elŒtt az elŒírt elŒfeszítési erŒre kell
5. táblázat
* A 171 - 240 mm befogási hosszúságú M12 - M 22 csavarokra w = 360° forgásszöget, ill. U = 1 kell alkalmazni.
A részleges elŒfeszítési erŒ ≥ 0,5 x Fv kifejtéséhez elegendŒ a 3., 4. és 7., ill. 8. oszlopban látható értékek fele, valamint az 5. oszlop szerinti kézi meghúzás.
15 15.42.
MT07_0150-fejezet15
2/28/08
9:25 AM
Page 45
INFÓ 7.6 EllenŒrzés Az elŒfeszítés ellenŒrzése a csavarkötésben lévŒ öszszes csavar 5%-ára terjed ki. Az ellenŒrzést a meghúzó készüléknek megfelelŒ vizsgálókészülékkel kell végezni, azaz a kézzel meghúzott csavarokat kézi csa-
varkulccsal, a géppel meghúzott csavarokat pedig gépi meghúzó készülékkel kell ellenŒrizni. Az ellenŒrzés kizárólag továbbhúzással történik.
a) A kézi nyomatékkulccsal a forgatónyomaték-eljárás szerint meghúzott és ellenŒrizendŒ csavaroknál a forgatónyomatékot az 5. táblázat 3. oszlopában megadott értékhez képest 10%-kal nagyobbra kell állítani.
Forgásszög-eljárás
b) Az elŒfeszítési erŒre (Fv) hitelesített ütvecsavarozóval meghúzott csavaroknál az ellenŒrzéshez elegendŒ az 5. táblázat, 4. oszlopa szerinti elŒfeszítési erŒre (Fv) beállított ütvecsavarozó ismételt felhelyezése és mıködtetése. c) A forgásszög-eljárással meghúzott, ellenŒrizendŒ csavarok esetén javasoljuk a szerelés részletes dokumentálását, ami igazolja a helyes kivitelezést. (A DIN 18800 sajnos csak a következŒ tájékoztatást adja: A forgásszög-eljárással meghúzott, ellenŒrizendŒ csavaroknál a használt meghúzó készüléktŒl függŒen az a) vagy b) szerinti vizsgálati módszert kell alkalmazni, azaz a vizsgáló készülékeket esetenként kell az 5. táblázat 3., ill. 4. oszlopában látható értékekre beállítani.) A 6. táblázat arról tájékoztat, hogy a csavar elŒfeszítési ereje mikor tekinthetŒ kielégítŒen igazoltnak, és hogy mikor kell adott esetben további csavarokat pótlólag ellenŒrizni vagy kicserélni.
6. táblázat Forgásszög-eljárás
7. táblázat
N = 0 = > jelentése: nincs csavarra esŒ arányos húzó igénybevétel μ = 0,5= > tapadó súrlódási tényezŒ, az érintkezŒ felületek különleges kezelésének köszönhetŒen
15 15.43.
MT07_0150-fejezet15
2/28/08
9:25 AM
Page 46
INFÓ 7.7. Az építési szabályzat „A” lista 1. része szerinti szabályozott építési termékek A HV-garnitúrák az építési szabályzat „A” lista 1. rész, megfelelŒségi jel (ÜZ) alapján szabályozott építési termékek. A szabályozott építési termékek megfelelnek az építési szabályzat „A” lista 1. részében ismertetett mıszaki
szabályoknak vagy azoktól nem térnek el lényegesen. Alkalmazhatóságuk az ismertetett szabályokkal való egyezŒségbŒl adódik, és ezért viselik az egyezŒségi jelet (Ü-jel).
*) A 99/1 számú kiadás 1. része, vagy a rendszeres külsŒ felügyeletre meghatározott ellenŒrzési idŒpontban érvényes kiadás, amíg a felsorolt építési termék a 99/1 számú kiadásban megnevezett szabályoknak megfelel.
7.8. Tudnivaló a 8.8 és 10.9 szilárdsági osztályú acélcsavarokra vonatkozó 3.1B vizsgálati tanúsítványhoz A jelenleg érvényes, a DIN 18800 (1. rész, 412. elem) szabványra vonatkozó kiigazítási irányelv az acélszerkezetek tervezésénél és méretezésénél a felhasznált 8.8 és 10.9 szilárdsági osztályú csavarokra minden esetben megköveteli a szilárdsági tulajdonságok 3.1B vizsgálati tanúsítvánnyal való igazolását.
Az építési szabályzat „A” lista szerint a HV-csavarokra mıszaki szállítási feltételként csak a DIN 18800 (7. rész) kivitelezési szabvány és a termékspecifikáció érvényes. A DIN 18800, 1. rész a felhasználóra érvényes szabvány. Ezért az Œ felelŒssége, hogy az adott kötŒelemeket a a 3.1B vizsgálati tanúsítványnyal rendelje meg. Ennek gazdasági terheit is Œ viseli.
Ha a 8.8 és 10.9 szilárdsági osztályú csavarok a gyártási-tételjellel el vannak látva, és ezáltal a gyártó a gyári gyártásellenŒrzés alapján bármikor elŒkeresheti a megállapított jellemzŒket, akkor nem kell kiállítani átvételi tanúsítványt.“ Ezáltal a gyártási-tételjellel ellátott HV-csavarokhoz már nem lenne szükség a 3.1B vizsgálati tanúsítványra. E szabvány elfogadását és építés-felügyeleti bevezetését a 2000. évre tızték ki célul.
A jövŒben az igazolás módját az új DIN 18800 szabvány 7. részében, és már nem a kiigazítási irányelvben (DIN 18800 1. rész) kívánják szabályozni. Ezáltal ez az acélszerkezeti csavarokra vonatkozó mıszaki szállítási feltételek részévé válik. A tervezet jelenlegi változatában a következŒ megfogalmazás található: „Ha egy csavarkötéshez csak egyetlen egy összekötŒ eszközt használnak, és annak meghibásodása az egész tartószerkezet tönkremenetelét okozhatja, a 8.8 és 10.9 szilárdsági osztályú csavaroknál pedig minden esetben a DIN EN 10204 szerinti 3.1B átvételi tanúsítvánnyal kell igazolni a szilárdsági tulajdonságokat.
15 15.44.
Gyártó Gyártásitételjelölés
MT07_0150-fejezet15
2/28/08
9:25 AM
Page 47
INFÓ 7.9. DIN 7990 szerinti hatlapfejı csavarok DIN 555 szerinti hatlapú anyákkal, termikus horganyzás = tüzihorganyzás Méretek és befogási hosszak
Meghúzási nyomatékok tüzihorganyzású csavar-garnitúrákhoz
* Meghúzási nyomaték irányértékei a csak részleges elŒfeszítéshez (rd. 0,3 RmAs). A csavar-garnitúra kenése nincs maghatározva.
15 15.45.
MT07_0150-fejezet15
2/28/08
9:25 AM
Page 48
INFÓ 8. Lemezcsavarok és menetnyomó csavarok 8.1. Lemezcsavar-kötések A következŒ, csavarkötésekre vonatkozó példák a DIN EN ISO 1478 szerinti menettel ellátott lemezcsavarokra érvényesek. Ezek közül elŒnyösen használhatók a csúcsos (keresŒcsúcsnak is nevezett), C formájú lemezcsavarok. Ez különösen érvényes több lemez összecsavarozásánál, ahol furateltolódással kell számolni.
Az összecsavarozandó lemezek teljes vastagságának minimális értéke Az összecsavarozandó részek lemezvastagságának összesen nagyobbnak kell lennie, mint a kiválasztott csavar menetemelkedése, mivel ellenkezŒ esetben a csavarfej alatti menetkifutás miatt nem fejthetŒ ki elegendŒ nagyságú meghúzási nyomaték. Ha ez a feltétel nem teljesül, akkor a 3. - 6. képeknek megfelelŒ lemezcsavar-kötések alkalmazhatók.
A lemezcsavar-kötések áttekintése
1. kép: Egyszerı csavarozás (két magfurat)
2. kép: Egyszerı csavarozás átmenŒ furattal
3. kép: Magfurat feltágítva (vékony lemezek)
4. kép: Magfurat áthúzva (vékony lemezek)
5. kép: Sajtolt furat csavarozás
6. kép: Csavarozás szorító anyával
R ábra: kivonat a DIN 7975 szabványból
15 15.46.
MT07_0150-fejezet15
2/28/08
9:25 AM
Page 49
INFÓ Magfurat-átmérŒ A következŒ táblázatban megadott magfurat-átmérŒk a következŒ feltételek mellett érvényesek: Egyszerı lemezcsavar-kötés az R ábrának megfelelŒen Fúrt magfurat Lemezcsavar betétben edzett és bevonat nélkül
Becsavarási nyomaték ≤ 0,5 x minimális törési nyomaték Csavarozás csak a sajtolás irányában Esetleg 0,1–0,3 mm-rel nagyobb sajtolt furatok kiválasztása Más csavar- vagy lemezanyagoknál elŒzetesen saját kísérleteket kell végezni.
Irányértékek magfurat-átmérŒkhöz
28. táblázat
15 15.47.
MT07_0150-fejezet15
2/28/08
9:25 AM
Page 50
INFÓ
15 15.48.
MT07_0150-fejezet15
2/28/08
9:25 AM
Page 51
INFÓ 8.2. Csavarmenet lemezcsavarokhoz A lemezcsavarok méreteltérései, mint pl. menetemelkedés és átmérŒ, az ST 1,5 – ST 9,5 menetekhez a 00. táblázatban láthatók. Lemezcsavarok menetméretei ST 1,5-tŒl ST 9,5-ig
*) A C formánál a menet felhengerelése következtében nem keletkezhet él (menet-kiemelkedés) a csúcson. A csúcs enyhe lekerekítését vagy letompítását be kell tervezni.
Lemezcsavar-menetek méreteltérései
1) 2)
A nem teljes menet hossza Csak tájékoztatásként
Kivonat a DIN EN ISO 1478 szabványból
15 15.49.
MT07_0150-fejezet15
2/28/08
9:25 AM
Page 52
INFÓ 8.3. Csavarkötések menetnyomó csavarokhoz a DIN 7500 szerint Az ideális furatátmérŒt a magfuratokhoz kísérletekkel kell meghatározni. A kŒvetkezŒ két táblázat jó kiindulási pontokat ad. Menetnyomó csavarok: Ajánlott magfuratok hidegen alakítható anyagokhoz a becsavarozási hossz függvényében
15 15.50.
MT07_0150-fejezet15
2/28/08
9:25 AM
Page 53
INFÓ Menetnyomó csavarok: Ajánlott magfuratok nyújtható anyagokhoz
15 15.51.
MT07_0150-fejezet15
2/28/08
9:25 AM
Page 54
INFÓ 8.4. Közvetlen csavarozások fémekbe a DIN 7500 szerinti menetnyomó csavarokkal A DIN 7500 szerinti csavarok becsavarásánál az ellenmenetet forgácsmentesen, az alapanyag (acél, HB max. 135, könnyıfémek, színesfémek) képlékeny formázásával nyomják be az anyagba. Az A2 minŒségı csavarokat rendszerint csak könnyıfémekbe lehet becsavarozni. Szilárdsági tulajdonságok, magfurat-geometria A csavarhossz kiválasztásánál a nem teherviselŒ kúpos csavarvég hosszát figyelembe kell venni! Keményebb anyagnál a lyukátmérŒt kísérleti úton kell megállapítani.
A B C s
= = = =
max. 4 P lehetséges teherviselŒ menethossz teljes hossz, tırés: js 16 anyagvastagság
Magfuratok présöntvényekhez
α = max. 1° Minden ajánlást mindig gyakorlat-közeli szerelési kísérletekkel kell ellenŒrizni. Általános tudnivaló t1 [mm]: FelsŒ furattartomány, erŒsebb kúpossággal az öntéstechnikailag elŒnyös lekerekítésekhez, a kúp megerŒsítése, csavar-központosítás, az anyag összenyomódásának megakadályozása és hozzáigazítás a kedvezŒ költségı, szabványos csavarhosszokhoz. t2/t3 [mm]: TeherviselŒ magfurat-tartomány, maximális meghúzási szög: 1°
15 15.52.
Zsákfurat
ÁtmenŒ furat
MT07_0150-fejezet15
2/28/08
9:25 AM
Page 55
INFÓ 9. Tervezési javaslatok 9.1. BelsŒ csavarbehajtások A mıszaki haladás és a gazdasági megfontolások világszerte azt eredményezik, hogy az egyenes hornyú csavarokat teljesen felváltják a belsŒ kulcsnyílású csavarok. Torx meghajtás
BelsŒ kulcsnyílás
Torx meghajtási rendszer ElŒnyök az eddigi csavarozási rendszerekkel szemben: Jobb erŒátvitel a többfogú kúpos fejnek köszönhetŒen. Hosszabb élettartam az optimális illeszkedésnek köszönhetŒen. Optimális központozás a bit (csavarozó hegy) kúpos vonalvezetésének köszönhetŒen. A bit a lehetŒ legnagyobb felületen fekszik fel a csavarbehajtásnál kidobó erŒk. A kidobó erŒk (Comeout) nullával egyenlŒk. Az egyenletes erŒelosztással elkerülhetŒ a felület védŒrétegének sérülése, és ezáltal nagyobb korrózióállóság biztosítható. Jó erŒátvitel a többpontos erŒhatásnak köszönhetŒen. A belsŒ kulcsnyílású csavarok kisebb kulcsnyílással rendelkeznek, mint a külsŒ hatlapfejı csavarok, azaz gazdaságosabb konstrukciók alakíthatók ki a kisebb méretekkel.
Z kereszthorony (Pozidriv) ISO 4757 szerint A kereszthoronyban lévŒ négy „meghúzó fal”, amelyre a csavarhúzó becsavarozásnál felfekszik, függŒleges. A többi fal és borda ferde. Ez az optimálisan gyártott kereszthornyoknál valamennyire javítja a szerelhetŒséget. A Pozidriv csavarhúzó derékszögı szárnyvégekkel rendelkezik. H kereszthorony (Phillips) ISO 4757 szerint Normál kereszthorony, amelynél minden fal és borda ferdén lejt, miközben a csavarhúzó trapéz alakú szárnyvégekkel rendelkezik.
15 15.53.
MT07_0150-fejezet15
2/28/08
9:25 AM
Page 56
INFÓ 9.2. Irányértékek a αA meghúzási tényezŒhöz, ill. a különbözŒ meghúzási tényezŒk százalékos szórása a DIN VDI 2230 szerint
Ezeket pl. motorgyártásban alkalmazzák.
Ha a csavarozó a forgatónyomaték-határolásban meghatározott tıréssel rendelkezik, akkor a csavart a lehetséges maximális meghúzási nyomatékra kell méretezni, azaz nagyobbra. A αA meghúzási tényezŒ az alkalmazott meghúzási eljárás pontosságának jellemzŒ értéke. Minél pontatlanabbul történik a csavarok ellenŒrzött meghúzása, annál nagyobb a αA. A αA = 1 meghúzási eljárások nagyon körülményesek.
αA=
max. szerelési elŒfeszítési erŒ FV max. M = MA max. min. szüks. szerelési elŒfeszítési erŒ FV min. A min.
Ahhoz, hogy a minimálisan szükséges elŒfeszítési erŒt (FV min.) megkapjuk, egy minimális csavarméretre van szükség, amit egy csavarhúzóval a min. szükséges meghúzási nyomatékkal kell meghúzni.
αA ugyan nagyobb, mint 1, de a méretezési egyenletben αA = 1 értéket tételezünk fel.
15 15.54.
MT07_0150-fejezet15
2/28/08
9:25 AM
Page 57
INFÓ 9.3. Példa az elŒfeszítési erŒket és meghúzási nyomatékokat tartalmazó táblázatok kezelésére! Az eljárás a következŒ: μössz.) meghatározása: A) A teljes súrlódási tényezŒ (μ A csavar- vagy anyafelfekvés felületi és kenési állapotától függŒen eltérŒ „μ“ súrlódási tényezŒt kell kiválasztani. A felületek és a kenési állapotok sokfélesége miatt nagyon nehéz a helyes súrlódási tényezŒt meghatározni. Az egyszerıség kedvéért azoknál a csavaroknál, amelyek nem kaptak további utókezelést, a 0,14-es μössz. értékbŒl indulunk ki.
D) A szerelési meghúzási nyomaték: MA Az a nyomaték, amit a szerszámon (pl. nyomatékkulcs) beállítanak. Példa: Maximális meghúzási nyomaték MA max = 85 Nm αA = 1,4 MA = MA max –
Példa: Kiválasztás az enyhén olajozott, kékre horganyzott felületi állapotú csavarokhoz és anyákhoz: μössz. = 0,14
MA min =
(M
A max – MA min
2
Példa: Hatlapfejı csavar, DIN 933, M12 x 50, szilárdsági osztály: 8.8, horganyzott, kék passzíválás: Keresse ki az 1.6. fejezetben (szabványmenet μössz. = 0,14) a jobb oldali legszélsŒ oszlopban az M 12-es méretet és válassza ki a „Meghúzási nyomaték MA [Nm]“ sávban a „Szilárdsági osztály 8.8“ alatt a kívánt értéket. MA max. = 85 Nm C) Meghúzási tényezŒ: αA (a meghúzási biztonság figyelembevétele)
2
αA
(
)
)
E) ElŒfeszítési erŒ: FVmin. Példa: Válassza ki az 1.6. fejezetben (szabványmenet: μ össz. = 0,14) a „Méret“ oszlopból az M 12-nél az „ElŒfeszítési erŒ“ sávban a „Szilárdsági osztály 8.8“ alatt az értéket. max. elŒfeszítési erŒ
FVmax. = 38 500 N
min. várható elŒfeszítési erŒ FVmin. =
FVmax.
αA
=
38 500 1,4
FVmin. = 27500 N F) Eredmény-ellenŒrzés
Többé-kevésbé minden meghúzási eljárás pontos, aminek a következŒ okai vannak:
MAmax A max +
(M
1
MA = 72,86 Nm
A maximális meghúzási nyomaték a 0,2%-os nyúlási határ (Rp 0,2), ill. a folyási határ (Rel) 90%-os kihasználása körül van. A megfelelŒ értékek az 1.3. fejezetben, a 3. táblázatban találhatók.
=
MA max 85 1 85 = = 60,71 Nm = 85 + αA 1,4 2 1,4
B) Meghúzási nyomaték: MA max.
)
a szerelésnél ténylegesen fellépŒ súrlódás nagy szórási tartománya (a súrlódási tényezŒket a számításhoz csak durván lehet megbecsülni), különbségek a nyomatékkulcs alkalmazásakor (pl. a csavar gyors vagy lassú meghúzása), magának a nyomatékkulcsnak a szórása.
Tegye fel magának a következŒ kérdéseket! ElegendŒ a maradék szorítóerŒ? ElegendŒ a minimálisan várható FV min. elŒfeszítési erŒ a gyakorlatban fellépŒ maximális erŒkhöz?
A αA meghúzási tényezŒt attól függŒen kell kiválasztani, hogy a fenti hatások miként ellenŒrizhetŒk. Példa: Ha a csavart egy kereskedelemben kapható, elektronikus kijelzŒvel felszerelt nyomatékkulccsal húzzák meg,akkor a αA = 1,4–1,6 meghúzási tényezŒvel kell számolni. αA = 1,4 Lásd a 9.2 „Irányértékek a meghúzási tényezŒhöz...“ c. fejezetet.
15 15.55.
MT07_0150-fejezet15
2/28/08
9:25 AM
Page 58
INFÓ 9.4. KülönbözŒ elemek párosítása / kontaktkorrózió A kontaktkorrózió elkerülésére a következŒ szabály érvényes: A kötŒelemeknek az adott alkalmazási esetben legalább ugyanolyan korrózióállósággal kell rendelkezniük, mint az összekapcsolandó alkatrészeknek. Ha nem lehet azonos értékı kötŒelemeket választani, akkor azoknak az összekapcsolandó alkatrészekhez képest magasabb értékınek kell lenniük. KülönbözŒ kötŒelem- / szerkezeti elem anyagok párosítása korrózió szempontjából +++
Párosítás nagyon ajánlott
++
Párosítás ajánlott
+
Párosítás mérsékelten ajánlott
–
Párosítás kevésbé ajánlott
––
Párosítás nem ajánlott
–––
Párosítás semmilyen körülmények között nem ajánlott
* Ez a feltételezés 1:10 és 1:40 közötti felületi arány mellett érvényes (a kötŒelem és az összekapcsolandó alkatrészek közötti arány).
15 15.56.
MT07_0150-fejezet15
2/28/08
9:25 AM
Page 59
INFÓ 9.5. Statikus nyíróerŒk feszítŒszeges kötésekhez FeszítŒszegek (feszítŒhüvelyek), nehéz kivitel az ISO 8752 (DIN 1481) szerint 8 mm névleges átmérŒtŒl
10 mm névleges átmérŒtŒl
Anyag: 420 – 560 HV-re nemesített rugóacél
Spirális feszítŒ szegek, normál kivitel az ISO 8750 (DIN 7343) szerint Anyag: 420 – 520 HV-re nemesített rugóacél
Spirális feszítŒ szegek, nehéz kivitel az ISO 8750 (DIN 7343) szerint Anyag: 420 – 520 HV-re nemesített rugóacél
FeszítŒszegek (feszítŒhüvelyek), könnyı kivitel az ISO 8750 (DIN 7343) szerint 8 mm névleges átmérŒtŒl
10 mm névleges átmérŒtŒl
Anyag: 420 – 560 HV-re nemesített rugóacél
15 15.57.
MT07_0150-fejezet15
2/28/08
9:25 AM
Page 60
INFÓ 10. reca sebS/sebSta fúrócsavarok, reca szárnyas sebS Mıszaki információk és alkalmazási tudnivalók 10.1. A reca sebS fúrócsavarok elŒnye és haszna ElŒny: idŒmegtakarítás
ElŒny: Csekély munkaeszköz-használat
Lemezek lemezcsavarokkal való összekötése több mint 50 év óta a kötéstechnikában ismert modern, racionális, és ezért naponta milliószámra alkalmazott eljárásokhoz tartozik.
A hagyományos módszerrel ellentétben a reca sebS fúrócsavarok használata következtében jelentŒsen csökkennek a munkaeszköz-használat költségei:
Az utóbbi években azonban a lemezkötések rögzítésénél egyre inkább tért hódít a fúrócsavarok használata. A reca sebS fúrócsavarok jelentŒs idŒmegtakarítást eredményeznek, mivel már nem kell pontozni, és csigafúróval elŒfúrni. A szerelési idŒ a hagyományos lemezcsavar-kötéshez képest legalább 50%-kal csökken! Pontozó
+
Hagyományos módszer
Fúró
+
Csavar
= reca sebS
reca sebS
15 15.58.
MT07_0150-fejezet15
2/28/08
9:25 AM
Page 61
INFÓ 10.2. A fúróhegy hosszának kiválasztása FZ: HúzóerŒ [N], a kötésre a csavar-középvonalban ható tengelyirányú terhelés FQ: HúzóerŒ [N], ami a kötést a csavar-középvonalra merŒlegesen terheli MA: a csavar meghúzási nyomatéka [Nm] t1: az 1. szerkezeti elem anyagvastagsága [mm] t2: az 2. szerkezeti elem anyagvastagsága [mm] lp: a fúróhegy hossza [mm]
A reca sebS fúrócsavarok egyszerı kezelhetŒsége ellenére van néhány pont, amit a megmunkálásnál figyelembe kell venni:
A fúróhegy helyes hosszát a maximális fúrási vastagságtól függŒen kell kiválasztani.
< HELYES
HIBÁS Ha túl rövid fúróhegyet választanak, kényszerelŒtolás jön létre - nem szakszerı kötés.
A szakszerı kötés létesítéséhez a fúróhegynek hoszszabbnak kell lennie, mint a megmunkálandó lemezvastagság.
15 15.59.
MT07_0150-fejezet15
2/28/08
9:25 AM
Page 62
INFÓ 10.3. A csavar anyagának kiválasztása A megfelelŒ kötés létrehozására alkalmas csavar anyagának kiválasztása döntŒ mértékben függ az összekapcsolandó szerkezeti elemek anyagától: A kötés alapanyaga
Használandó sebS fúrócsavar-minŒségek
St 12, St 13, St 14 St 33, St 37 USt 37, RSt 37 St 44 St 50, St 52 egyéb ötvözetlen acélok Rm = 510 N/mm2 szakító szilárdságig
Acél, horganyzott Acél, horganyzott, fekete passzíválás sebS, Ruspert bevonat
AI 99 AIMn 1 AIMg 1, AIMg 3 AIMg 5 AIMgSi 1
A2 nemesacél sebS, Ruspert bevonat Acél, horganyzott Acél, horganyzott, fekete passzíválás
Nemesacél lemezek A2 és A4
A reca sebSta fúrócsavarok szükség esetén vékony lemezekkel (A2 és A4) végzett sikeres elŒkísérletek után max. 1 mm-es lemezvastagságig használhatók.
A sebS fúrócsavaroknál alkalmazott fordulatszámok és nyomatékok. A sebS fúrócsavarok szakszerı behelyezése a helyes csavarminŒség kiválasztása mellett döntŒ mértékben függ a kiválasztott megmunkálási fordulatszámtól és meghúzási nyomatéktól. Túl magas fordulatszám
A fúróhegy kilágyul és nem hoz létre furatot.
Túl alacsony fordulatszám
A fúrócsavar nem éri el az optimális fúróteljesítményt.
Túl magas nyomaték
A csavar meghúzásánál leszakadhat a csavarfej.
Túl alacsony nyomaték
A csavar nem hoz létre optimális kötést.
A névleges átmérŒtŒl függŒ megfelelŒ fordulatszámok vagy meghúzási nyomatékok megtalálhatók a sebS fúrócsavarokra vonatkozó terméktájékoztató oldalon.
15 15.60.
MT07_0150-fejezet15
2/28/08
9:25 AM
Page 63
INFÓ 10.4. Példa egy reca sebS fúrócsavar kiválasztására ismert terhelések mellett A következŒ infó oldalakon megtalálja a sebS fúrócsavarok mechanikai jellemzŒit, amelyek lehetŒvé teszik, hogy a csavarokat egy kötés meghatározott terhelési esetéhez kiválassza. A megadott húzó- és nyíró értékek azzal a feltételezéssel érvényesek, hogy a csavar a kötésen belül nem megy tönkre, hanem hogy a lemez (általában a 2. szerkezeti elem) a lemezmenetrŒl leválik, és ez a teljes sebS-kötés tönkremeneteléhez vezet. A következŒkben egy sebS csavarkötés elŒzetes méretezéséhez példákat mutatunk be, egyet a húzó igénybevételre, egyet pedig a nyírás méretezésére. 10.4.1. Méretezés húzó igénybevételnél Egy St 37 minŒségı profilsínt (35 x 20 x 2 mm) kell egy St 37 minŒségı, négyszögı csŒre (35 x 35 x 2 mm) rögzíteni sebS hatlapfejı peremes fúrócsavarral (cikkszám: 0214). A profilsínben egy görgŒtartó fog mozogni. A csavar kizárólag tengelyirányban van terhelve, és a csavaronkénti húzóerŒre megállapított érték: FZ = 1250 N.
d
A profilsín anyagvastagsága t1 = 2 mm A négyszögı csŒ anyagvastagsága t2 = 2 mm A megállapított csavaronkénti húzóerŒ FZ = 1250 N, d = 6,3 mm csavarátmérŒnél a megengedett húzóerŒ FZ,meg = 1350 N (lásd a 9. 5. fejezetet). Mivel az FZ ≤ FZ,meg feltétel teljesül, a kötés egy sebS hatlapfejı peremes fúrócsavarral (cikkszám: 0214), névleges átmérŒ 6,3 mm, kivitelezhetŒ.
Profilsín, 35x20x2 mm
15 15.61.
MT07_0150-fejezet15
2/28/08
9:25 AM
Page 64
INFÓ 10.4.2. Méretezés nyíró igénybevételnél A szomszédos ábrán látható ütközŒlemez-kötést EVOTorx rendszerı, lencsefejı sebS fúrócsavarral (cikkszám: 0211) kell összecsavarozni. A fedŒlemez (1. szerkezeti elem) anyagvastagsága t1 = 1 mm, az alaplemezé (2. szerkezeti elem) pedig t2 = 1,5 mm. Mindkét lemez St 37 minŒségı acélból készült. A csavaronkénti kereszterŒ-igénybevételre megadott érték FQ = 950N. A megfelelŒ csavarátmérŒ (d) a 10.5. fejezetben található értéktáblázat szerinti adatokból adódik: A fedŒlemez anyagvastagsága t1 = 1,0 mm Az alaplemez anyagvastagsága t2 = 1,5 mm A megállapított kereszterŒ csavaronként FQ = 950 N, az átmérŒ d = 4,2 mm, a megengedett nyíróerŒ FQ,zul = 1400 N. Mivel az FQ ≤ FQ,zul feltétel teljesül, a kötés egy EVO-Torx rendszerı, lencsefejı sebS fúrócsavarral (cikkszám: 0211), névleges ∅ 4,2 mm, kivitelezhetŒ. Kombinált nyíró-húzó igénybevétel Kombinált igénybevétel, azaz egyidejıleg ható nyíró- és húzó erŒk esetén minden megadott megengedett erŒt a következŒ képletek szerint kell csökkenteni. Megengedett csökkentett nyíróerŒ FQ,red =
1+
Megengedett csökkentett húzóerŒ FZ,red =
1+ FZ , FQ :
FQ, meg FZ • FQ
FQ,meg
FZ, meg FQ • FZ
FZ,meg
FZ,meg
FQ,meg
a kötés igénybevételébŒl eredŒ erŒk
FZ, meg, FQ, meg :
az anyagvastagságokból és a szerkezeti elemek elrendezésébŒl eredŒ megengedett igénybevétel (adatok a terméktájékoztatóban)
15 15.62.
MT07_0150-fejezet15
2/28/08
9:25 AM
Page 65
INFÓ 10.5. A reca sebS terhelési értékei (hatlapfejı peremes csavar) Mıszaki adatok:
Az adatok nélküli cellák azt jelentik, hogy a max. anyagvastagságot túllépték. *) MA Irányértékként ajánlott meghúzási nyomaték.
Húzó- és nyíró értékek A fenti táblázatban felsorolt jellemzŒk kiindulási értékek egy hatlapfejı, horganyzott sebS csavarral (cikkszám: 0214) létrehozott kötés elŒzetes méretezéséhez. A megadott értékek St 37-es anyagból készült kötésekre (1. + 2. elem) érvényesek. Megmunkálási tudnivalók:
*) Szorító nyomás: 10 N, szükség esetén mélység ütközŒvel dolgozni.
15 15.63.
MT07_0150-fejezet15
2/28/08
9:25 AM
Page 66
INFÓ 10.6. A reca sebSta terhelési értékei (hatlapfejı peremes csavar) Mıszaki adatok:
Az adatok nélküli cellák azt jelentik, hogy a max. anyagvastagságot túllépték. *) MA Irányértékként ajánlott meghúzási nyomaték.
Húzó- és nyíró értékek A fenti táblázatban felsorolt jellemzŒk kiindulási értékek egy hatlapfejı sebSta csavarral (cikkszám: 0214 81) létrehozott kötés elŒzetes méretezéséhez. A megadott értékek St 37-es anyagból készült kötésekre (1. + 2. szerkezeti elem) érvényesek. A reca sebSta fúrócsavarok St 52-es acélminŒségig használhatók. Nemesacél anyagokban való használatuk egyedi esetben lehetséges. Ehhez saját kísérleteket kell végezni. Megmunkálási tudnivaló: A reca sebSta csavarokat mindig addig kell becsavarozni, amíg már csak a nemesacél rész (E) csavarmenetei fognak. Az edzett szénacél részt (S) teljesen be kell csavarozni a profilba. Az edzett menetes rész (G) teljesen kialakítja a menetet az acélprofilban. A Ruspert bevonat elŒnyei: – növeli a korrózióállóságot – megakadályozza a nemesacél hideghegedési hajlamát
*) Szorító nyomás: 10 N, szükség esetén mélység ütközŒvel dolgozni.
15 15.64.
E = nemesacél S = szénacél rész G = edzett menetes rész
MT07_0150-fejezet15
2/28/08
9:25 AM
Page 67
INFÓ 10.7. reca szárnyas sebS Önfúró csavar, kemény- és puhafának acélszerkezetekre való rögzítéséhez Különösen alkalmas keményfa- és préselt anyagú burkolatok felcsavarozására. 10.7.1. A szárnyas sebS mıködési elve A fúróhegy a szárnyak külsŒ átmérŒjének megfelelŒen felfúrja a fát. Ezáltal elkerülhetŒ a csavar kényszer-elŒtolása. A fa átfúrása után a fúróhegy találkozik az acélszerkezettel és elkezdi fúrni a menet magfuratát. A szárnyak az acélszerkezettel való találkozáskor letörnek.
* Az St 52-es acélminŒségig használható.
Amikor a fúróhegy áthalad a fémen*, az elsŒ csavarmenetek elkezdik vágni a menetet. A csavar becsavarozódik az általa vágott menetbe, és összekapcsolja a fát és a fémet. A maró-bordázattal ellátott csavaroknál (keményfához) a csavarfej besüllyesztése önmıködŒen történik.
10.7.2. A szárnyas sebSta felhasználási területe: A nemesacélból és edzett acélból készült önfúró bimetál-csavar fa és fém korrózióálló szereléséhez használható. A felület speciális Ruspert (lamellás cink-alumínium bevonat) bevonata védi az acélcsúcsot a korróziótól, és egyidejıleg megakadályozza a nemesacél menet hideghegedését az alapanyaggal. Nemesacél anyagokban való használatuk egyedi esetben lehetséges. A szakszerı szerelés biztosítása érdekében elŒször saját kísérleteket kell végezni.
15 15.65.
MT07_0150-fejezet15
2/28/08
9:25 AM
Page 68
INFÓ 11. Szegecseléstechnika 11.1. Alkalmazástechnika a szegecselések terén Ha fröccsenŒ víz ellen védŒ kötésre van szükség, akkor tömítŒ vakszegecset kell használni. Erre az alkalmazási esetre ajánlott termékek cikkszáma: 0937 0...; 0940 0...; 0940 1...
Ha a szegecselŒ szerszámot nem lehet merŒlegesen felhelyezni, akkor a szegecset az ellentétes oldalról is meg lehet húzni.
Kemény és puha anyagok összekapcsolása: A puha- és kemény részeket néha a hüvelyfejre helyezett alátét segítségével lehet rögzíteni, amelyet a puha anyaghoz kell nyomni. EttŒl sokkal jobb módszer, ha nagy félgömbfejı szegecset használnak, és a hüvelyfej a kemény anyagra támaszkodik. Az ilyen alkalmazási esetre ajánlott szegecsek: puha körmös vakszegecs, hornyolt vakszegecs, univerzális szegecs.
Saroktávolság kötéseknél: A lehetŒ legnagyobb kötési szilárdság elérése érdekében a szegecs középtengelye és a munkadarab éle közötti távolság nem lehet kisebb, mint a kétszeres hüvelyátmérŒ.
11.2. Fogalmak és mechanikai jellemzŒk vakszegecseknél, ill. szegecskötéseknél ÜtközŒlemez-kötés 1. szer. elem d1 d3 dk l ld k
2. szerk. elem dk FZ FQ
FejátmérŒ A hüvelyre ható húzóerŒ A hüvelyre ható nyíróerŒ
15 15.66.
HüvelyátmérŒ TüskeátmérŒ FejátmérŒ Hüvelyhossz Tüskehossz Fejmagasság
MT07_0150-fejezet15
2/28/08
9:25 AM
Page 69
INFÓ 11.3. Hibaelhárítás
11.4. A szegecseléstechnika ABC-je
Túl nagyra választott szorító tartomány:
Serleg vakszegecs:
– A tüske nem szakad le az elŒírt szakadási helyen, ezért elŒfordulhat, hogy tüske a megmunkálás után a meghúzott hüvelybŒl kiáll.
TömítŒ vakszegecsnek is nevezik. A vakszegecs-hüvely a fejhez serleg alakban kapcsolódik, és a nyitott vakszegecsekkel szemben fröccsenŒ víz elleni védettséggel rendelkezik.
– A kötés semmilyen vagy csak csekély húzó-, ill. nyírószilárdsággal rendelkezik.
Szorító tartomány:
A szorító tartomány túl kicsi: – A kötés a húzó-, és nyírószilárdsági tartományban gyenge pontokkal rendelkezik. – A szegecstüske leszakad ugyan az elŒírt szakadási helyen, de kiáll a hüvelybŒl. Túl nagy a furat: – A szegecset ugyan be lehet helyezni, de nem alakul ki magas kötési szilárdság, mivel a hüvely anyaga nem elegendŒ a furat kitöltéséhez.
Többtartományú vakszegecs: Olyan vakszegecs, ami több szorító tartományt egyesít (max. 20 mm-es szorító tartomány lehetséges). Szegecshüvely-átmérŒ: A szegecshüvely külsŒ átmérŒje. Gyakran szárátmérŒnek is nevezik.
Túl kicsi a furat: – A szegecshüvelyt nem lehet az anyagba behelyezni, mivel a szegecshüvely átmérŒje nagyobb, mint a rendelkezésre álló furat. További szerelési hibák léphetnek fel a befogódarab vagy a megmunkáló szerszám helytelen kiválasztásánál.
Az a tartomány, amelyben egy vakszegecs a megadott szegecshüvely-hosszal szegecselési feladatát kifogástalanul teljesíti. A szerkezeti elemek szorító tartománya az összes öszszekapcsolandó szerkezeti elem összege.
Szegecshüvely-hossz: A laposfejı vakszegecs-kivitelnél a szegecshüvelyhosszt a laposfej kezdetéig kell mérni. A süllyesztett fejı kivitelnél a szegecshüvely-hossz a teljes hossz, beleértve a süllyesztett fejet és a hüvelyt. Zárófej: A vakszegecshüvely azon része, melyet a megmunkálás után a húzótüske feje alakít ki. Szegesfej: A vakszegecs-hüvelyen gyárilag kialakított fej, ami nem megy át alakváltozáson. A szegecsfej kerek- vagy süllyesztett fejı kivitelben készül. ElŒírt szakadási hely: Minden tüskén bemetszések vannak, amelyek mentén a tüske a szegecshüvely maximális alakváltozása után leszakad.
15 15.67.
MT07_0150-fejezet15
2/28/08
9:25 AM
Page 70
Jegyzetek
15 15.68.
MT07_0150-fejezet15
3/11/08
10:38 AM
Page 71
Jegyzetek
15 15.69.
MT07_0150-fejezet15
3/11/08
10:38 AM
Page 72
Jegyzetek
15 15.70.
MT07_0150-fejezet15
3/11/08
10:38 AM
Page 73
Jegyzetek
15 15.71.
