DIN EN ISO 898-2 / ASTM F606-2 / DIN EN ISO 3506-2: Prüfung von Muttern
Bei der Prüfung von Muttern nach DIN EN ISO 898-2, ASTM F606-2, DIN EN ISO 3506-2 werden mechanischen Eigenschaften bestimmt.
Neben Schrauben sind auch Muttern als wichtige Verbindungselemente allgegenwärtig. Sie ermöglichen den Bau von Maschinen und Anlagen genauso wie von Fahrzeugen und Gebäuden. Da sich mechanische Spannungen an solchen Verbindungsstellen konzentrieren, ist die Integrität von Schrauben und Muttern extrem wichtig. Daher unterliegen sie strengen Sicherheitsanforderungen.
Normen Festigkeitsklassen Prüfkraftversuch Härteprüfung Aufweitungsversuch Prüfmaschinen Metall-Broschüre
Normen für die Prüfung von Muttern
- DIN EN ISO 898-2 - Mechanische Eigenschaften von Verbindungselementen aus Kohlenstoffstahl und legiertem Stahl - Teil 2: Muttern mit festgelegten Festigkeitsklassen - Regelgewinde und Feingewinde
- ASTM F606-2 - Standard Test Methods For Determining The Mechanical Properties Of Externally And Internally Threaded Fasteners, Washers, And Rivets
- DIN EN ISO 3506-2 - Mechanische Verbindungselemente - Mechanische Eigenschaften von Verbindungselementen aus korrosionsbeständigen nichtrostenden Stählen - Teil 2: Muttern mit festgelegten Stahlsorten und Festigkeitsklassen
Festigkeitsklassen
Festigkeitsklassen von Schrauben werden mit zwei Zahlen angegeben, die durch einen Punkt getrennt sind. Die Zahl links vom Punkt ist die Zugfestigkeit in MPa dividiert durch 100. Die Zahl rechts vom Punkt gibt das Zehnfache des Streckgrenzen- oder Dehngrenzenverhältnisses an.
Beispielsweise hätte eine Schraube der Festigkeitsklasse 9.8 folgende Nennwerte:
- Nennzugfestigkeit: Rm = 9 × 100 MPa = 900 MPa
- Streckgrenzenverhältnis: Re/Rm = 8 ÷ 10 = 0,8
- Streckgrenze: Re = 0,8 × 900 MPa = 720 MPa
Festigkeitsklasse einer Mutter wird durch eine einzige Zahl definiert, die der höchsten Festigkeitsklasse einer Schraube entspricht, mit der die Mutter gepaart werden darf. Eine Mutter der Festigkeitsklasse 9 darf z.B. mit einer Schraube bis zur Festigkeit 9.8 gepaart werden.
Prüfkraftversuch an Muttern nach ISO 898-2
Bei diesem Versuch wird eine Mutter auf einen gehärteten (45–50 HRC) Prüfdorn geschraubt und gegen eine ebenfalls gehärtete Platte (45 HRC) gezogen bzw. gedrückt. Die Prüfkraft wird axial zur Mutter im Zug- oder Druckversuch aufgebracht und 15 Sekunden gehalten (im Zweifelsfall gilt der axiale Zugversuch (Abb. 5)). Beim Aufbringen der Prüfkraft darf die Prüfgeschwindigkeit 3 mm/min nicht übersteigen.
Während des Versuchs darf die Mutter nicht abgestreift werden oder brechen. Nach dem Entlasten muss die Mutter auf dem Prüfdorn von Hand beweglich sein. Ein Losdrehen mit einem Werkzeug ist zulässig, wenn sich die Drehbewegung auf eine halbe Umdrehung beschränkt.
Härteprüfung an Muttern
Wie bei Schrauben ist eine Härtemessung nach Vickers, Brinell oder Rockwell erlaubt. Die Prüfung nach Vickers muss mit einer Mindestkraft von 98 N (HV 10) durchführt werden, und bei Brinell muss mit einem Beanspruchungsgrad von 30 geprüft werden, wobei D wieder den Kugeldurchmesser des Eindringkörpers in mm darstellt.
Im Normalfall wird die Härte an der Auflagefläche der Mutter gemessen. Aus 3 Messungen, die in 120° Abständen verteilt sind, wird dann der Mittelwert berechnet.
Die Bestimmung einer Kernhärte ist auch definiert. In diesem Fall muss ein Längsschliff durch die Mutterachse vorbereitet werden. Auf etwa halber Höhe der Mutter und so nahe wie möglich am Nennaußendurchmesser des Gewindes wird die Härte gemessen
Aufweitungsversuch an Muttern
Ziel des Aufweitversuches ist es, Oberflächenfehler oder Risse festzustellen, die z.B. beim Härten entstehen können. Der Versuchsaufbau ist in der Norm ISO 10484 beschrieben.
Das Gewinde wird bis zum Nenndurchmesser aufgebohrt, und dann wird ein kegelförmiger Dorn (mit sehr kleinem Öffnungswinkel (~0,57°)) in die Mutter hineingedrückt. Vor dem Versuch soll der Dorn mit Molybdändisulfid geschmiert werden. Abhängig von der Festigkeitsklasse muss die Mutter einer Aufweitung von 4 – 6 % des Bohrungsdurchmessers standhalten. Beim Einführen des Dorns darf die Prüfgeschwindigkeit nicht mehr als 25 mm/min betragen.
Der Versuch gilt als bestanden, wenn die Mutter der festgelegten Mindestaufweitung standhält und dabei nicht vollständig bricht.
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