Handleiding voor het Selecteren en Veilig Gebruiken van ISO Metrische Bouten voor Onderhoud

Stel je voor dat een precisie-apparaat van hoge waarde onbruikbaar wordt door het falen van één enkele kleine bout - de resulterende verliezen zouden catastrofaal kunnen zijn. In mechanisch onderhoud lijken bouten en moeren misschien onbeduidend, maar ze zijn cruciaal voor het waarborgen van de veilige en stabiele werking van apparatuur. Maar met de enorme verscheidenheid aan metrische bouten en moeren die beschikbaar zijn, hoe kan men ze dan nauwkeurig identificeren, correct selecteren en veilig vastzetten? Deze gids biedt duidelijke, praktische instructies voor deze taken.

Bij de montage en het onderhoud van moderne machines spelen bouten en moeren een cruciale rol. Het zijn de belangrijkste componenten die verschillende onderdelen verbinden en de structurele integriteit van de apparatuur waarborgen. Op het eerste gezicht lijken alle metrische bouten op elkaar, maar in werkelijkheid verschillen ze aanzienlijk in draadtype, sterkteklasse en maatvoering. Verkeerde selectie of gebruik kan leiden tot defecten aan de apparatuur of zelfs veiligheidsrisico's. Daarom is een diepgaand begrip van de kenmerken van metrische bouten en moeren, samen met de juiste selectie- en bevestigingstechnieken, essentieel voor het onderhoudspersoneel van machines.

Deze gids is ontworpen voor professionals die werkzaam zijn in de fabriek en het mechanisch onderhoud en biedt basiskennis over ISO metrische bouten en moeren om hen te helpen bij het correct identificeren en gebruiken van vervangende onderdelen, waardoor een veilige en betrouwbare werking van de apparatuur wordt gewaarborgd. We zullen ons concentreren op de meest gebruikte metrische bouten en moeren in industriële omgevingen en praktische tips geven voor identificatie en toepassing.

De ISO-norm definieert meerdere gespecialiseerde draadtypen, maar in de meeste mechanische apparatuur worden er slechts twee vaak gebruikt: standaard spoed en fijne spoed. Andere draadtypen zijn voornamelijk voorbehouden aan gespecialiseerde apparaten zoals precisie-instrumenten of optische apparatuur.

Spoed verwijst naar de afstand tussen aangrenzende schroefdraad, gemeten in millimeters. Standaard spoeddraden zijn geschikt voor de meeste algemene verbindingen, terwijl fijne spoeddraden worden gebruikt wanneer een hogere vergrendelingskracht of trillingsbestendigheid vereist is.

De onderstaande tabel geeft de meest voorkomende combinaties van draaddiameters en spoeden in industriële machines weer:

Met uitzondering van de bouten en moeren van de laagste kwaliteit, hebben alle metrische bevestigingsmiddelen sterkte-identificatiemarkeringen. Deze markeringen helpen om hun draagvermogen snel en nauwkeurig te bepalen.

Boutkoppen zijn meestal gestempeld met twee cijfers gescheiden door een decimaal punt. Het volledige bereik omvat tien klassen van 3.6 tot 14.9, maar in industriële omgevingen zijn de meest voorkomende klassen 8.8, 9.8, 10.9 en 12.9. De boutkop bevat ook een fabrikantcode (meestal twee of drie letters).

Het eerste cijfer geeft de treksterkte van het boutstaal aan, ruwweg gemeten in 10 kg per vierkante millimeter van het dwarsdoorsnede-oppervlak. Een bout van klasse 12.9 is bijvoorbeeld bestand tegen minstens 120 kg per vierkante millimeter voordat hij breekt. Evenzo heeft een bout van klasse 8.8 een breekbelasting van 80 kg per vierkante millimeter.

Als een bout geleidelijk een belasting draagt, rekt hij iets uit, als een veer. Als de belasting wordt losgelaten, keert hij terug naar zijn oorspronkelijke lengte. Er is echter een limiet waarboven de bout niet volledig herstelt en in plaats daarvan permanent uitrekt - dit is de vloeigrens. Het tweede cijfer op de boutkop vertegenwoordigt het percentage van de treksterkte dat de bout kan weerstaan voordat de uitrekking begint.

Een bout van klasse 12.9 begint bijvoorbeeld uit te rekken wanneer de belasting 90% van zijn breekbelasting bereikt. Evenzo begint een bout van klasse 9.8 uit te rekken bij 80% van zijn breekbelasting.

Sterktemarkeringen op moeren zijn vaak moeilijker te identificeren dan die op bouten. Ze kunnen verschijnen als cijfers of als patronen van stippen en lijnen, waarbij de positie van de lijn lijkt op klokwijzers die de klasse aangeven.

De moerklasse moet altijd overeenkomen met of hoger zijn dan de boutklasse met één niveau. Een bout van klasse 8.8 moet bijvoorbeeld worden gecombineerd met een moer van klasse 8 of 9. Een bout van klasse 12.9 moet worden gecombineerd met een moer van klasse 12 of 14.

Zoals eerder vermeld, bereikt een bout, wanneer hij geleidelijk een belasting draagt, een vloeigrens (waar permanente uitrekking begint). Als de belasting blijft toenemen, bereikt de bout zijn breekpunt. Normen definiëren een "proefbelasting", meestal 90% van de belasting die nodig is om de bout uit te rekken.

In de praktijk ontwerpen fabrikanten machines vaak zo dat bouten belastingen dragen die ver onder de proefbelasting liggen, waardoor een robuuste veiligheidsfactor wordt gewaarborgd.

Fijne spoed bouten zijn doorgaans 10% sterker dan standaard spoed bouten omdat er minder metaal wordt verwijderd tijdens het schroefdraadsnijden.

De aanbevolen maximale koppels in de onderstaande tabel gaan uit van licht gesmeerde schroefdraden. Door een bout aan te draaien tot het gespecificeerde koppel, moet de spanning in de bout worden ingesteld op ongeveer 85% van de proefbelasting, wat overeenkomt met 62% van de breekbelasting.

Gebruik deze koppelwaarden alleen als de machinefabrikant geen koppelinstelling heeft gespecificeerd.

Fijne spoed bouten en moeren worden doorgaans alleen in speciale gevallen gebruikt en de onderhoudsdocumentatie van de fabrikant moet het vereiste koppel voor elke toepassing specificeren.

Fijne spoeddraden worden vaak gebruikt wanneer bouten in zachte metalen blokken (bijv. aluminium gietstukken) worden geschroefd, waarbij de schroefdraden in het blok veel zwakker kunnen zijn dan de bout en meestal een lager koppel vereisen om strippen te voorkomen.

Veel factoren beïnvloeden de sterkte van schroefdraadonderdelen, waaronder productiemethoden, oppervlakteafwerking en precisie van de schroefdraadvorm.

De sterkte van een schroefdraadverbinding hangt af van de zwakste component. Als bijvoorbeeld een bout met hoge sterkte in een zachter, meer ductiel materiaal (bijv. aluminiumlegering of koolstofarm staal) wordt geschroefd, bepaalt het zachtere onderdeel het maximale veilige koppel.

Vaker moeten bouten niet alleen trekbelastingen van het aandraaien weerstaan, maar ook zijdelingse of "afschuif"-belastingen. Een typisch voorbeeld zijn twee platen die aan elkaar zijn geschroefd en worden blootgesteld aan krachten die afschuifbelastingen op de bout uitoefenen.

Als de uitgeoefende belasting erg klein is, kan wrijving tussen de platen als gevolg van de boutspanning beweging voorkomen. Tenzij er echter paspennen worden geïnstalleerd om de afschuifbelasting te dragen, zal de bout uiteindelijk zowel afschuif- als trekspanning ondervinden. Door deze spanningen te combineren, ontstaat een grotere totale spanning dan elk afzonderlijk, dus het voorspanning van de bout moet mogelijk lager zijn dan de maximale waarden om extra spanning van afschuiving op te vangen.

Als richtlijn geldt dat het verminderen van het aandraaimoment met 10% 35% van de belastingsclassificatie van de bout mogelijk maakt om afschuifkrachten te verwerken zonder overbelasting.

Ontwerpers moeten al deze factoren in overweging nemen en kunnen een lager koppel specificeren, vooral in hefapparatuur die hoge veiligheidsmarges vereist.

Raadpleeg altijd de onderhoudsdocumentatie van de machinefabrikant voor gespecificeerde koppelwaarden voor bouten en moeren in hef- en draagtoepassingen.

De onderstaande tabel geeft de juiste sleutel- en inbussleutelmaten weer voor de meest voorkomende bout- en moermaten in industriële machines.

Om het risico op wegglijden van de sleutel en beschadiging van de randen van de bevestigingsmiddelen te minimaliseren, gebruikt u waar mogelijk een ringsleutel (of het ringsleutelgedeelte van een steeksleutel).

Metrische bouten worden iets kleiner vervaardigd dan hun nominale maat - een M16-bout heeft bijvoorbeeld doorgaans een schachtdiameter van 15,97 mm. Dit betekent dat een bout van 16 mm door een gat van 16 mm kan gaan, maar om rekening te houden met verkeerde uitlijning tussen onderdelen, worden spelinggaten doorgaans iets groter geboord.

De onderstaande tabel geeft typische spelinggatmaten en de juiste tapboormaten voor standaard en fijne spoeddraden.

Voor metrische schroefdraden zijn tapboormaten eenvoudig te berekenen als de boutdiameter minus de schroefdraadspoed. Een standaard spoed M16-bout met een spoed van 2,0 mm vereist bijvoorbeeld een tapboormaat van 16 – 2 = 14 mm.

Verwijder bij het tappen van gaten, vooral voor M10 en kleinere maten, regelmatig de tap om metaalschilfers te verwijderen en breuk te voorkomen.

Bij het aandraaien van een bout in schroefdraad of een moer- en boutconstructie om onderdelen aan elkaar te klemmen, genereert het toegepaste koppel trekspanning in de boutschacht.

De werkelijke kracht in de bout is afhankelijk van factoren zoals schroefdraadvorm, spoed, oppervlakteafwerking en smering. Voor de meeste standaardgevallen met licht gesmeerde metrische bouten kan de kracht worden benaderd als:

Kracht = 5 × Koppel / Diameter

Waarbij de kracht in newton (N) is, het koppel in newtonmeters (Nm) en de diameter in meters (m). Een M16-bout die bijvoorbeeld wordt aangedraaid tot 247,5 Nm genereert:

Kracht = 5 × 247,5 Nm / 0,016 m = 77.344 N (77,3 kN)

Om newton om te rekenen naar kilogramkracht (kgf), deelt u door 9,81 (of 10 voor snelle schattingen), wat 7.884 kgf boutbelasting oplevert.

Droge schroefdraden verhogen de wrijving, wat resulteert in een lagere kracht.

Boutverbindingen falen doorgaans op drie manieren: afschuiving, trekbreuk of schroefdraadstrippen.

Trekbreuk (bout die breekt) treedt op door overbelasting van de verbinding of overmatig aandraaien. Bouten falen vaak waar de schroefdraad de schacht raakt.

Afschuiving treedt op wanneer zijdelingse krachten de capaciteit van de bout overschrijden, vaak verergerd door te strak aandraaien, waardoor er geen sterktereserve overblijft voor afschuifbelastingen. Beide soorten falen treden meestal vroeg of laat in de levenscyclus van een component op.

Een veelvoorkomend servicefalen omvat zijdelingse belastingen die moeren van bouten wrikken, waardoor cascade-fouten ontstaan. Schroefdraadconus leidt tot moeruitzetting, waardoor de schroefdraadverbinding wordt verminderd totdat het metaal bezwijkt en de schroefdraden strippen.