Overzicht van de standaard
Deze norm specificeert de mechanische eigenschappen en testmethoden voor zelfborende zelftappende schroeven. Hieronder vindt u een gestructureerd overzicht om u door de belangrijkste onderdelen te leiden:
- Technische vereistenDit omvat materiaaleigenschappen, metallurgische eigenschappen en criteria voor mechanische prestaties.
- Testmethoden: Gedetailleerde procedures voor metallurgische en mechanische testen.
- Specificaties van de momentsleutel: Eisen voor gereedschap dat gebruikt wordt bij koppelmetingen.
- Veelgestelde vragenVeelgestelde vragen en professionele inzichten.
Technische vereisten
De norm beschrijft nauwkeurige eisen voor zelfborende zelftappende schroeven om de betrouwbaarheid van bevestigingstoepassingen te garanderen. Deze schroeven zijn ontworpen om in één bewerking te boren en te tappen en worden veelvuldig gebruikt in de bouw, de automobielindustrie en de machinebouw.
Materialen
Zelfborende zelftappende schroeven moeten vervaardigd zijn van gehard staal of warmtebehandeld staal. Deze materiaalkeuze garandeert de noodzakelijke balans tussen buigzaamheid in de kern en hardheid aan het oppervlak, wat cruciaal is voor het boren door materialen zoals staal of aluminium zonder voorboren.
Metallurgische eigenschappen
Metallurgische eigenschappen zijn essentieel voor de prestaties van de schroef onder belasting. Een juiste warmtebehandeling voorkomt defecten zoals scheuren of broosheid.
Oppervlaktehardheid
Na de warmtebehandeling moet de oppervlaktehardheid van zelfborende zelftappende schroeven minimaal 530 HV 0.3 bedragen. Deze hoge oppervlaktehardheid maakt effectief boren en tappen mogelijk en vermindert slijtage aan de schroefpunt tijdens de installatie.
Kernhardheid
De kernhardheid na behandeling wordt als volgt gespecificeerd:
- 320 HV 5 tot 400 HV 5 voor schroefdraadmaten ≤ ST 4.2.
- 320 HV 10 tot 400 HV 10 voor schroefdraadmaten > ST 4.2.
Een aanbevolen minimale temperatuur voor het temperen is 330 °C. Vermijd het temperingsbereik van 275 °C tot 315 °C om het risico op brosheid van getemperd martensiet te minimaliseren, wat kan leiden tot voortijdige breuk onder belasting.
Casusdiepte
De hardingsdiepte moet voldoen aan de waarden in tabel 1. Deze diepte zorgt voor een voldoende geharde laag om te kunnen boren, terwijl de taaiheid van de kern behouden blijft.
| Draadmaat | Min (mm) | Max (mm) |
|---|---|---|
| ST 2.9 en ST 3.5 | 0.05 | 0.18 |
| ST 4.2 tot ST 5.5 | 0.10 | 0.23 |
| ST 6.3 | 0.15 | 0.28 |
Microstructuur
In de warmtebehandelde microstructuur mag er geen gelaagd ferriet voorkomen tussen de oppervlaktegeharde laag en de kern. Dit garandeert een uniforme sterkte en voorkomt zwakke zones die tot afschuifbreuk zouden kunnen leiden.
Waterstofbrosheid
Gegalvaniseerde zelfborende schroeven lopen het risico op breuk door waterstofbrosheid. Fabrikanten en galvaniseerders moeten maatregelen treffen, waaronder testen volgens GB/T 3098.17, om dit risico te beheersen. Daarnaast moeten de eisen voor het voorkomen van waterstofbrosheid in GB/T 5267.1 voor gegalvaniseerde bevestigingsmiddelen in overweging worden genomen om de duurzaamheid op lange termijn te verbeteren.
Mechanische eigenschappen
Mechanische eigenschappen bepalen het vermogen van de schroef om te presteren onder operationele omstandigheden, waaronder boren, tappen en dragen.
Boorprestaties
Het boorgedeelte van de schroef moet een voorgeboord gat maken dat geschikt is voor het extruderen van de bijbehorende binnendraad onder de testomstandigheden zoals gespecificeerd in paragraaf 4.2.1. Dit garandeert een efficiënte installatie zonder extra gereedschap.
Draadvormingsprestaties
In het voorgeboorde gat volgens 3.3.1 moet de schroef, wanneer deze in de testplaat wordt geschroefd volgens 4.2.1.1, zonder vervorming de bijbehorende binnendraad naar buiten persen. Deze eigenschap is essentieel voor een veilige bevestiging in dunne materialen.
Torsiesterkte
Bij testen volgens 4.2.3 moet de torsiesterkte ervoor zorgen dat het faalmoment gelijk is aan of groter is dan de waarden in tabel 4. Een hoge torsiesterkte voorkomt breuk tijdens het vastdraaien.
Testmethoden
Gestandaardiseerde testmethoden verifiëren de naleving van de eisen en leveren reproduceerbare resultaten op voor kwaliteitsborging.
Metallurgische prestatietests
Oppervlaktehardheidstest
Voer de meting uit volgens GB/T 4340.1. De inkepingen moeten op vlakke oppervlakken worden gemaakt, bij voorkeur op de schroefkop, om de uitgeharde laag nauwkeurig te kunnen meten.
Kernhardheidstest
Voer de test volgens GB/T 4340.1 uit op een dwarsdoorsnede om de interne taaiheid te beoordelen.
Dieptemeting van de behuizing
Meet de hardheid met behulp van een microscoop op een longitudinale microdoorsnede aan de flank halverwege tussen de top en de wortel, of aan de wortel voor schroeven ≤ ST 4.2. Gebruik voor de beoordeling de micro-Vickers-hardheid met een kracht van 300 g op het schroefdraadprofiel, waarbij de berekening begint bij het punt waar de kernhardheid met 30 HV wordt overschreden.
Microstructuurtest
Voer de inspectie uit volgens de relevante metallografische normen om de afwezigheid van defecten te bevestigen.
Mechanische prestatietests
Boor- en tapproef
Testapparatuur
Zie figuur 1 voor een voorbeeldopstelling. De testplaten zijn gemaakt van koolstofarm staal (≤ 0,23% koolstof) met een hardheid van 110 HV 30 tot 165 HV 30 volgens GB/T 4340.1. Plaatdikte volgens tabel 2.
| Draadmaat | Dikte van de testplaat (mm) | Axiale kracht (N) | Maximale schroeftijd (s) | Schroefsnelheid (rpm) |
|---|---|---|---|---|
| ST 2.9 | 0.7 + 0.7 = 1.4 | 150 | 3 | 1800–2500 |
| ST 3.5 | 1 + 1 = 2 | 150 | 4 | 1800–2500 |
| ST 4.2 | 1.5 + 1.5 = 3 | 250 | 5 | 1800–2500 |
| ST 4.8 | 2 + 2 = 4 | 250 | 7 | 1800–2500 |
| ST 5.5 | 2 + 3 = 5 | 350 | 11 | 1000–1800 |
| ST 6.3 | 2 + 3 = 5 | 350 | 13 | 1000–1800 |
De dikte van de testplaat kan bestaan uit twee stalen platen. Deze waarden gelden alleen voor de acceptatie-inspectie.
Testprocedure
Schroef het gecoate of ongecoate werkstuk in de testplaat totdat er één volledige schroefdraad doorheen gaat. Pas tijdens het boren en tappen de axiale kracht en snelheid toe zoals aangegeven in Tabel 2.
Boorinspectie
Voer in overleg een boorinspectie uit met behulp van testplaten volgens 4.2.1.1 met de dikte zoals aangegeven in Tabel 3. Markeer vooraf een ijkpunt. Na het doorboren mag de maximale gatdiameter de limieten in Tabel 3 niet overschrijden.
| Draadmaat | Plaatdikte (mm) | Minimale gatdiameter (mm) | Maximale gatdiameter (mm) |
|---|---|---|---|
| ST 2.9 | 1 | 2.2 | 2.5 |
| ST 3.5 | 1 | 2.7 | 3 |
| ST 4.2 | 2 | 3.2 | 3.6 |
| ST 4.8 | 2 | 3.7 | 4.2 |
| ST 5.5 | 2 | 4.2 | 4.8 |
| ST 6.3 | 2 | 4.8 | 5.4 |
Het hulpstuk in figuur 2 vormt een aanvulling op figuur 1. De binnendiameter van de huls is ongeveer 0,25 mm groter dan de buitendiameter van de schroefdraad. De lengte van de huls maakt verlenging van de boorpunt mogelijk. Axiale krachten volgens tabel 2 dienen als leidraad voor de installatie; overschrijding hiervan kan breuk of oververhitting veroorzaken.
Koppeltest
Klem de schroef vast in een bijpassende schroefdraadsnijder of -mal zonder het geklemde gedeelte te beschadigen. Zie afbeelding 3 voor de juiste instelling. Na het klemmen steken er minstens twee volledige schroefdraden uit en zijn er minstens twee volledige schroefdraden (exclusief boorpunt) vastgezet. Bij korte schroeven klemt u de gehele schroefdraad vast zonder de kop te klemmen.
Oefen koppel uit met behulp van een gekalibreerd apparaat tot de schroef breekt. De schroef moet voldoen aan de minimale breukkoppelwaarden in tabel 4.
| Draadmaat | Minimaal faalkoppel (Nm) |
|---|---|
| ST 2.9 | 1.5 |
| ST 3.5 | 2.8 |
| ST 4.2 | 4.7 |
| ST 4.8 | 6.9 |
| ST 5.5 | 10.4 |
| ST 6.3 | 16.9 |
Momentsleutel
Momentsleutels voor testdoeleinden moeten een meetfout hebben van maximaal ±3% ten opzichte van de opgegeven koppelwaarde. Elektrische apparaten met een gelijkwaardige nauwkeurigheid en koppelweergave mogen worden gebruikt. Voor arbitrageproeven moeten handmatige momentsleutels worden gebruikt om precisie en reproduceerbaarheid te garanderen.
Veelgestelde vragen
- Welke materialen worden volgens deze norm aanbevolen voor zelfborende schroeven?
Gehard staal of warmtebehandeld staal, dat de vereiste oppervlaktehardheid voor het boren en de benodigde ductiliteit van de kern voor sterkte biedt. - Hoe wordt waterstofbrosheid bij gegalvaniseerde schroeven beheerst?
Door middel van maatregelen zoals bakken na het galvaniseren en testen volgens GB/T 3098.17, in combinatie met de overwegingen van GB/T 5267.1, om het risico op breuken te minimaliseren. - Wat is het belang van het vermijden van het tempereringstraject van 275–315 °C?
Dit temperatuurbereik kan leiden tot brosbreuk door temperen van martensiet; temperen bij ≥330 °C zorgt voor een betere taaiheid. - Hoe moet de kernhardheid worden getest voor verschillende schroefmaten?
Gebruik HV 5 voor ≤ ST 4.2 en HV 10 voor > ST 4.2 op dwarsdoorsneden volgens GB/T 4340.1 voor een nauwkeurige beoordeling van de interne eigenschappen. - Welke axiale krachten worden uitgeoefend tijdens boorproeven, en waarom?
De krachten variëren van 150 N tot 350 N per schroefdraadmaat (tabel 2) om de installatieomstandigheden te simuleren en overbelasting te voorkomen die de boorpunt zou kunnen beschadigen. - Waarom is het testen van de torsiesterkte zo belangrijk?
Dit bevestigt dat de schroef bestand is tegen de aanhaalmomenten tijdens de installatie zonder te breken, waardoor de betrouwbaarheid gewaarborgd is bij toepassingen met hoge aanhaalmomenten volgens tabel 4.
