ISO 898-1 en EN 20898-1 Standaard Gids voor de Prestaties van Bouten en Schroeven

Stel je een wolkenkrabber, een hogesnelheidsvoertuig of precisie-machines voor - hun stabiliteit en veiligheid hangen vaak af van ogenschijnlijk onbeduidende bouten en schroeven. Deze kleine bevestigingsmiddelen zijn bestand tegen enorme trek-, afschuif- en zelfs torsiekrachten. Hoe kunnen we ervoor zorgen dat ze bestand zijn tegen druk op kritieke momenten en de structurele integriteit behouden? Het antwoord ligt in een grondig begrip van hun mechanische eigenschappen en de juiste selectie.

Dit artikel biedt een uitgebreide gids voor de mechanische eigenschappen van stalen bouten en schroeven zoals gedefinieerd door de ISO 898-1 en EN 20898-1 normen, en biedt ingenieurs en ontwerpers een snelle referentie voor het nemen van weloverwogen beslissingen tijdens het ontwerp-, productie- en onderhoudsproces.

ISO 898-1 en EN 20898-1 zijn internationaal erkende normen die de mechanische eigenschappen van stalen bouten, schroeven en tapeinden specificeren. Deze normen definiëren eisen voor treksterkte, vloeigrens, hardheid, rekgrens en rek na breuk voor verschillende eigenschapsklassen. Inzicht in deze parameters stelt professionals in staat om geschikte bevestigingsmiddelen te selecteren voor specifieke toepassingen, waardoor betrouwbare en veilige verbindingen worden gegarandeerd.

De eigenschapsklasse dient als een "identiteitskaart" voor bouten en schroeven, die duidelijk hun mechanische prestatie-eigenschappen aangeeft. Veelvoorkomende eigenschapsklassen zijn 3.6, 4.6, 4.8, 5.6, 5.8, 6.8, 8.8, 10.9 en 12.9. Deze getallen hebben specifieke betekenissen:

• Eerste getal: Vertegenwoordigt 1/100 van de treksterkte (Rm) van het bevestigingsmiddel. Een bout van klasse 8.8 heeft bijvoorbeeld een treksterkte van 800 MPa.
• Tweede getal: Geeft de verhouding van de vloeigrens (Rel of Rp0.2) tot de treksterkte (Rm) vermenigvuldigd met 10 aan. Voor een bout van klasse 8.8 is deze verhouding 0,8, wat betekent dat de vloeigrens 640 MPa is.

Deze getallen geven snel inzicht in de fundamentele sterkte-eigenschappen van een bevestigingsmiddel en dienen als waardevolle referenties tijdens de selectie.

Naast eigenschapsklassen zijn er verschillende kritieke mechanische eigenschappen die inzicht vereisen:

• Treksterkte (Rm): De maximale spanning die een materiaal kan weerstaan tijdens het uitrekken. Een hogere treksterkte betekent een grotere weerstand tegen breken onder spanning.
• Vloeigrens (Rel of Rp0.2): De spanning waarbij materiaal plastische vervorming begint. Een hogere vloeigrens duidt op een betere weerstand tegen permanente vervorming.
• Vickers-hardheid (HV): Meet de weerstand tegen plaatselijke plastische vervorming. Een hogere hardheid verbetert de slijtvastheid en de druksterkte.
• Brinell-hardheid (HB): Vergelijkbaar met Vickers-hardheid, maar gebruikt verschillende testmethoden.
• Rockwell-hardheid (HR): Een andere hardheidsmeting met verschillende schalen (bijv. HRC, HRB) op basis van variaties in indrukker en belasting.
• Oppervlaktehardheid (HV 0.3): Meet de oppervlaktehardheid, meestal gebruikt om de effectiviteit van oppervlaktebehandeling te evalueren.
• Rekgrens (Sp): De maximale spanning die een bevestigingsmiddel kan verdragen onder gespecificeerde testomstandigheden, vaak gebruikt om de vermoeiingsprestaties te beoordelen.
• Rek na breuk (A5): De verhouding van de lengtetoename na breuk tot de oorspronkelijke lengte. Hogere waarden duiden op een betere plasticiteit en aanpassingsvermogen aan vervorming.

De volgende tabel geeft details over mechanische eigenschappen voor verschillende eigenschapsklassen van stalen bouten en schroeven, waaronder treksterkte, vloeigrens, hardheid, rekgrens en rek na breuk. Merk op dat voor sommige klassen (bijv. 3.6) de eigenschappen verschillen tussen diameters ≤16 mm en >16 mm.

Naast treksterkte-eigenschappen is torsieweerstand even cruciaal. Breekkoppel verwijst naar het minimale koppel dat nodig is om torsiefalen in een bevestigingsmiddel te veroorzaken. Dit wordt met name belangrijk in toepassingen met roterende of vibrerende belastingen.

ISO 898-7 en DIN 267 pt25 specificeren testmethoden en vereisten voor het breekkoppel van bouten en schroeven. De volgende tabel toont de minimale breekkoppelwaarden voor verschillende draadmaten en eigenschapsklassen.

Het kiezen van geschikte bouten en schroeven vereist een zorgvuldige evaluatie van meerdere factoren:

1. Toepassing: Verschillende scenario's vereisen verschillende prestatie-eigenschappen. Omgevingen met veel trillingen vereisen superieure vermoeiingsweerstand, terwijl toepassingen bij hoge temperaturen hittebestendige materialen nodig hebben.
2. Belastingstype: Identificeer of bevestigingsmiddelen voornamelijk trek-, afschuif-, buig- of torsiebelastingen zullen ervaren en selecteer dienovereenkomstig.
3. Materialen die worden samengevoegd: De samenstelling van verbonden materialen (staal, aluminium, kunststof, enz.) beïnvloedt de keuze van het bevestigingsmateriaal en de oppervlaktebehandeling.
4. Omgevingsomstandigheden: Vochtigheid, temperatuur en corrosieve elementen bepalen de benodigde corrosiebestendigheidsniveaus.
5. Installatiemethode: Voorbelastingseisen en aandraaitechnieken beïnvloeden de selectie van de grootte en vorm.

Beschouw een stalen constructieverbinding die een hoge treksterkte vereist in vochtige omstandigheden. Een bout van klasse 8.8 met zinkcoating zou geschikt zijn:

1. Bepaal de belasting: Bereken de maximale trekbelasting door structurele analyse.
2. Selecteer de diameter: Kies de diameter op basis van de belasting en treksterkte, waarbij de juiste veiligheidsfactoren worden toegepast.
3. Kies materiaal/klasse: Selecteer staal van klasse 8.8 met hoge sterkte.
4. Oppervlaktebehandeling: Specificeer zinkcoating voor corrosiebestendigheid.
5. Bepaal de lengte: Bereken op basis van de materiaaldikte en aandraaieisen.

Hoewel klein, spelen bouten en schroeven monumentale rollen in structurele veiligheid en betrouwbaarheid van apparatuur. De juiste selectie en toepassing, geleid door normen zoals ISO 898-1 en EN 20898-1, zorgen voor optimale prestaties. Door mechanische eigenschappen te begrijpen en de toepassingsvereisten zorgvuldig te evalueren, kunnen ingenieurs weloverwogen beslissingen nemen die de structurele integriteit in talloze industrieën handhaven.