Die Norm GB/T3098.7-2000 legt die mechanischen Eigenschaften von selbstschneidenden Schrauben aus einsatzgehärtetem Stahl fest. Sie gewährleistet, dass diese Verbindungselemente strenge Leistungskriterien für Anwendungen erfüllen, die zuverlässige Gewindeverbindungen und hohe Festigkeit erfordern. Im Folgenden werden die wichtigsten Aspekte hinsichtlich Werkstoffen, mechanischen Eigenschaften, Prüfverfahren und zugehörigen Anforderungen detailliert beschrieben.
Materialien
Selbstschneidende Schrauben werden aus einsatzgehärtetem Stahl durch Kaltumformung hergestellt. Die in Tabelle 1 angegebene chemische Zusammensetzung dient als Richtlinie.
| Analyse | Kohlenstoff (%) | Mangan (%) |
|---|---|---|
| Schöpfkelle | 0.15~0.25 | 0.70~1.65 |
| Überprüfen | 0.13~0.27 | 0.64~1.71 |
Hinweis: Der Bor-Gehalt kann 0,005% erreichen, wenn er durch Zugabe von Titan und/oder Aluminium so kontrolliert wird, dass er unwirksam wird.
Mechanische und Leistungseigenschaften
4.1 Eigenschaften und Prüfmethoden
Die mechanischen und Leistungseigenschaften sowie deren Anforderungen und Prüfmethoden sind in Tabelle 2 aufgeführt.
| Eigentum | Anforderung (Klausel oder Tabelle) | Prüfverfahren (Klausel) |
|---|---|---|
| Kernhärte | 4.3 | 5.1 |
| Oberflächenhärte | 4.3 | 5.2 |
| Gehäusetiefe | 4.4, Tabelle 4 | 5.3 |
| Torsionsfestigkeit | 4.5, Tabelle 3 | 5.4 |
| Kopfgesundheit | 4.6 | 5.5 |
| Fahrbarkeit | 4.7, Tabelle 3 | 5.6 |
| Beständigkeit gegen Wasserstoffversprödung | 4.8 | 5.7 |
| Kernhärte nach dem Umhärten | 4.9 | 5.8 |
| Zugfestigkeit | 4.10, Tabelle 3 | 5.9 |
4.2 Wärmebehandlung
Fertige Schrauben müssen einsatzgehärtet und angelassen werden. Die Mindestanlasstemperatur beträgt 340 °C, und sie müssen die in Tabelle 3 aufgeführten mechanischen und Leistungsanforderungen erfüllen.
| Nenngewindedurchmesser (mm) | Mindesttorsionsfestigkeit (N·m) | Maximales Antriebsdrehmoment (N·m) | Mindestzuglast (Referenzwert) (N) |
|---|---|---|---|
| 2 | 0.5 | 0.3 | 1940 |
| 2.5 | 1.2 | 0.6 | 3150 |
| 3 | 2.1 | 1.1 | 4680 |
| 3.5 | 3.4 | 1.7 | 6300 |
| 4 | 4.9 | 2.5 | 8170 |
| 5 | 10 | 5 | 13200 |
| 6 | 17 | 8.5 | 18700 |
| 8 | 42 | 21 | 34000 |
| 10 | 85 | 43 | 53900 |
| 12 | 150 | 75 | 78400 |
4.3 Härte
Die Kernhärte muss 290~370 HV10 betragen, die Mindestoberflächenhärte 450 HV0,3.
4.4 Gehäusetiefe
Die Gehäusetiefe muss Tabelle 4 entsprechen.
| Nenngewindedurchmesser (mm) | Minimum (mm) | Maximal (mm) |
|---|---|---|
| 2, 2.5 | 0.04 | 0.12 |
| 3, 3.5 | 0.05 | 0.18 |
| 4, 5 | 0.1 | 0.25 |
| 6, 8 | 0.15 | 0.28 |
| 10, 12 | 0.15 | 0.32 |
4.5 Torsionsfestigkeit
Bei der Prüfung gemäß Abschnitt 5.4 muss die Torsionsfestigkeit den Anforderungen der Tabelle 3 entsprechen. Im Bereich des eingespannten Gewindes darf kein Bruch auftreten.
4.6 Kopfgesundheit
Bei der Prüfung gemäß Abschnitt 5.5 dürfen an der Kopf-Schaft-Verbindung keine Risse auftreten, wenn sich die Kopfauflagefläche dauerhaft um einen Winkel von 7° zur Ebene senkrecht zur Schraubenachse verformt. Die Prüfung gilt als bestanden, wenn der Kopf nicht abbricht, selbst wenn der Bruch am ersten Gewindegang auftritt.
4.7 Gewindebildungsfähigkeit
Schrauben ohne bleibende Gewindeverformung (geprüft unter 10-facher Vergrößerung) müssen gemäß Abschnitt 5.6 ein passendes Innengewinde in der Prüfplatte bilden. Das Anzugsmoment darf die Werte aus Tabelle 3 nicht überschreiten. Das gebildete Innengewinde muss ein Außengewinde gemäß GB/T 197 mit einer Toleranz von 6h aufnehmen und den Prüflasten der Festigkeitsklasse 8 gemäß GB/T 3098.2 standhalten.
4.8 Beständigkeit gegen Wasserstoffversprödung
Selbstschneidende Schrauben, insbesondere galvanisierte, sind anfällig für Wasserstoffversprödung. Die Prozesse sind gemäß GB/T 3098.17 (Parallellagerverfahren) auf wasserstoffbedingte Risiken zu überprüfen. Wird Versprödung festgestellt, sind die Prozesse zu verbessern. Galvanisierte Schrauben müssen gemäß GB/T 5267 einer Wasserstoffaustreibung unterzogen werden.
Hinweis: Es werden nicht-elektrolytische Zinklamellenbeschichtungen gemäß ISO 10683 empfohlen.
4.9 Kernhärte nach dem Nachhärten
Bei der Prüfung nach Abschnitt 5.8 darf die Kernhärteabnahme nach dem erneuten Anlassen 20 HV nicht überschreiten.
4.10 Zugfestigkeit
Bei Schrauben mit einer Länge von ≥12 mm oder ≥3d kann eine Zugprüfung zwischen Lieferant und Käufer vereinbart werden. Hinweis: Die Zugbelastungen in Tabelle 3 dienen nur als Referenz.
Testmethoden
5.1 Kernhärteprüfung
Die Kernhärte ist gemäß GB/T 4340.1 an einer Stelle mit halbem Radius im Querschnitt, entfernt vom Ende und durch den kleinen Durchmesser, zu messen.
5.2 Oberflächenhärteprüfung
Die routinemäßige Prüfung kann am Ende, Schaft oder Kopf (sofern die Geometrie dies zulässt) erfolgen. Die Prüfung erfolgt nach GB/T 4340.1 nach Entfernung der Beschichtung. Bei Schiedsverfahren ist die Vickers-Mikrohärte (HV 0,1) an Profilen mit einem Abstand von ≥ 0,05 mm von der Kante bei Durchmessern ≥ 4 mm zu messen; bei Durchmessern < 4 mm ist eine Verhandlung erforderlich.
5.3 Härteprüfung
Die Einsatzhärtungstiefe ist der senkrechte Abstand von der Oberfläche zu dem Punkt, an dem die Härte der Kernhärte +30 HV0,3 entspricht. Für Schiedsverfahren ist die Mikrohärte (HV0,3) maßgebend.
5.4 Torsionsfestigkeitsprüfung
Die Klemmschraube muss mindestens zwei vollständige Gewindegänge im Befestigungselement und zwei freiliegende Gewindegänge aufweisen. Das Drehmoment bis zum Bruch anziehen; der Wert muss Tabelle 3 entsprechen.
5.5 Kopfgesundheitstest
Schraube in Keil mit Lochdurchmesser = Nenndurchmesser + 0,05 mm (≤ M6) bzw. + 0,1 mm (> M6 bis M12) eindrehen. Axiallast bis zu einer Verformung von 7° aufbringen. Nicht für Senkschrauben geeignet.
5.6 Fahrbarkeitstest
Schraube in die Prüfplatte (niedriggekohlter Stahl, 140–180 HV30, Dicke = Nenndurchmesser, Bohrung gemäß Tabelle 5) eindrehen, bis ein Gewindegang herausragt. Anfangs-Axialkraft: ≤ 50 N (≤ M5), ≤ 100 N (> M5). Drehzahl ≤ 30 U/min für die Schiedsgerichtsbarkeit. Maximales Drehmoment ist das Antriebsdrehmoment; Schmierstoffe sind zulässig.
| Nenngewindedurchmesser (mm) | 2 | 2.5 | 3 | 3.5 | 4 | 5 | 6 | 8 | 10 | 12 | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Dicke (mm) | 2 | 2.5 | 3 | 3.5 | 4 | 5 | 6 | 8 | 10 | 12 | |
| Lochdurchmesser (mm) | Max | 1.825 | 2.275 | 2.775 | 3.18 | 3.68 | 4.53 | 5.43 | 7.336 | 9.236 | 11.143 |
| Min | 1.8 | 2.25 | 2.75 | 3.15 | 3.65 | 4.5 | 5.4 | 7.3 | 9.2 | 11.1 | |
Hinweis: Toleranz der Prüfplattendicke gemäß GB/T 709.
5.7 Wasserstoffversprödungstest
Gemäß GB/T 3098.17.
5.8 Nachtemperierungsprüfung
Differenz der mittleren Kernhärte (drei Messpunkte) vor/nach dem Nachtempern (330 °C, 1 h) ≤ 20 HV. Nur für Schiedsverfahren.
5.9 Zugversuch
Klemmschraube mit mindestens 6 freiliegenden Gewindegängen. Axiale Belastung ≤ 25 mm/min bis zum Bruch aufbringen, der im Schaft oder Gewinde, nicht am Kopfübergang, erfolgen soll.
Drehmomentschlüssel
Drehmomentschlüssel für Torsions- und Fahrbarkeitsprüfungen müssen einen Messfehler von ±31 TP3T des vorgegebenen Wertes aufweisen. Manuelle Drehmomentschlüssel für Schiedsverfahren.
Markierung
7.1 Kennzeichnungssymbol
Einsatzgehärtete und vergütete selbstschneidende Schrauben mit der Kennzeichnung „-O-“.
7.2 Identifizierung
Einsatzgehärtete Schrauben müssen gemäß Abschnitt 7.1 eine vertiefte oder erhabene Markierung aufweisen. Dies ist obligatorisch für Sechskant- oder Sechskantköpfe ab 5 mm Durchmesser, vorzugsweise auf dem Kopf. Andere Typen nach Vereinbarung.
7.3 Herstellerkennzeichen
Die Kennzeichnung des Herstellers ist auf allen gekennzeichneten Produkten obligatorisch.
Häufig gestellte Fragen
- Welche Mindesthärtetemperatur ist gemäß dieser Norm für selbstschneidende Schrauben erforderlich?
- Die Mindestvergütungstemperatur beträgt 340°C, um die Einhaltung der mechanischen Eigenschaften wie Härte und Festigkeit zu gewährleisten.
- Wie wird die Wasserstoffversprödung bei galvanisierten Schrauben behandelt?
- Die Prozesse werden gemäß GB/T 3098.17 geprüft, und die Wasserstoffaustreibung ist gemäß GB/T 5267 erforderlich. Nicht-elektrolytische Beschichtungen wie Zinklamellenbeschichtungen gemäß ISO 10683 werden empfohlen, um das Risiko zu minimieren.
- Welche Anforderungen gelten für die Kern- und Oberflächenhärte?
- Die Kernhärte muss 290~370 HV10 und die Oberflächenhärte mindestens 450 HV0,3 betragen, um Haltbarkeit und Gewindeformungsfähigkeit zu gewährleisten.
- Für welche Schraubengrößen ist eine Zugprüfung optional?
- Zugversuche sind nach Vereinbarung optional für Schrauben mit einer Länge von ≥12 mm oder ≥3 mal dem Nenndurchmesser; die Referenzlasten sind in Tabelle 3 angegeben.
- Welche Kennzeichnung ist für einsatzgehärtete selbstschneidende Schrauben erforderlich?
- Das Symbol „-O-“ muss zusammen mit dem Markenzeichen des Herstellers angebracht werden, insbesondere bei Sechskantköpfen mit einem Durchmesser von ≥5 mm.
- Wie wird die Gehäusetiefe gemessen und welche Grenzwerte gelten für eine 4-mm-Schraube?
- Gemessen nach 5.3 unter Verwendung von HV0.3; für 4 mm, Minimum 0,1 mm und Maximum 0,25 mm, um Härte und Zähigkeit auszugleichen.
