ISO 898-1, ISO 3506-1, ASTM F606: testen van bevestigingsmateriaal met schroefdraad
De normen ISO 898-1, ISO 3506-1 en ASTM F606 beschrijven tests op bevestigingsmaterialen met schroefdraad (bouten, schroeven en draadeinden) waaronder stalen bouten en hun mechanische eigenschappen zoals treksterkte, rekgrens (minimale spanning), rek bij breuk en hardheid.
- ISO 898-1 beschrijft de mechanische eigenschappen van bevestigingsmateriaal uit koolststofstaal en gelegeerd staal (bouten, schroeven en draadeinden met bepaalde sterkteklassen - grove draad en fijne draad)
- ISO 3506-1 beschrijft de mechanische eigenschappen van bevestigingsmateriaal uit corrosieresistent roestvrij staal (bouten, schroeven en draadeinden met bepaalde sterkteklassen - grove draad en fijne draad)
- ASTM F606: Standaard testmethode voor het bepalen van de mechanische eigenschappen van bevestigingsmateriaal met binnen- en buitenschroefdraad, sluitringen, spanningsindicatoren en rivetten.
Bouten, schroeven en draadeinden zijn niet enkel belangrijk als bevestigingsmateriaal in industriële toepassingen, maar ook in alledaagse dingen. Ze worden gebruikt bij de bouw van complexe machines en uitrusting, maar ook in voertuigen en gebouwen. Aangezien mechanische spanningen geconcentreerd worden op dit soort verbindingen, is de integriteit van bevestigingsmateriaal uiterst belangrijk. Daarom worden bouten, schroeven en moeren onderworpen aan strikte veiligheidseisen.
Overzicht testmethoden Sterkteklassen Trektest Proeflasttest Kopsterktetest Hardheidsmeting Torsietest Kerfslagproef Testsystemen
Testen van bevestigingsmaterialen met schroefdraad volgens ISO 898-1
De volgende tabel geeft een overzicht van de mechanische testmethoden uit de norm ISO 898-1.
In de verschillende testmethoden wordt een onderscheid gemaakt tussen afgewerkte, volledige schroeven en schroeven met gereduceerde belastbaarheid.
Afgewerkte schroeven zijn schroeven waarbij alle productiestappen afgerond zijn. Ze zijn dus compleet afgewerkt.
Volledige schroeven zijn afgewerkte schroeven waarbij de schachtdiameter “volledig” behouden blijft. Men spreekt ook van volschachtschroeven. Deze betekenis sluit dunne schroeven, strekschroeven en banjoschroeven uit.
Schroeven met gereduceerde belastbaarheid zijn, meestal door de geometrie van de kop, niet volledig belastbaar in vergelijking met dezelfde sterkteklasse en een typische geometrie. Dergelijke schroeven worden gekenmerkt met een nul vooraan.
| Uittreksel uit de norm ISO 898-1 | Testmethoden | Te bepalen mechanische eigenschappen | Bevestigingsmateriaal of sampletype |
|---|---|---|---|
| 9,1 | Trektest met wigbelasting | Treksterkte | Afgewerkte bouten en schroeven (exclusief draadeinden) |
| 9,2 | Trektest | Treksterkte | Afgewerkte bouten, schroeven en draadeinden |
| 9,3 | Rekgrens (minimale spanning), percentage verlenging na breuk | Volledige bouten, schroeven en draadeinden | |
| 9,4 | Treksterkte | Bouten en schroeven met gereduceerde belastbaarheid | |
| 9,5 | Bevestigingsmaterialen met getailleerde schacht | ||
| 9,6 | Tekstkrachttest | Spanning bij testbelasting, permanente verlenging | Afgewerkte bouten, schroeven en draadeinden |
| 9,7 | Trektest | Treksterkte, vloeigrens/vloeirek, rek bij breuk, insnoering | Bewerkte teststukken |
| 9,8 | Kopslagtaaiheid | Kopsterkte | Bouten en schroeven |
| 9,9 | Hardheidsmetingen | Hardheid volgens Vickers, Brinell of Rockwell | Alle bouten en schroeven, in het bijzonder diegene die te klein zijn voor een trektest |
| 9,10 | Decarburisatietest | Oppervlaktehardheid (HV 0.3) | Sterkteklassen 8.8 tot 12.9 |
| 9,11 | Carburisatietest | ||
| 9,12 | Hertempereertest | ||
| 9,13 | Torsietest | Breukmoment | Alle schroeven behalve die met getailleerde schacht |
| 9,14 | Charpy Kerfslagproeven | Impactweerstand | Bewerkte teststukken uit bouten, schroeven en draadeinden met een diameter ≥ 16 mm |
Sterkteklassen
De sterkteklasse van bouten en schroeven wordt weergegeven met behulp van twee getallen gescheiden door een punt. Het getal links van het punt is de treksterkte in MPa gedeeld door 100. Het getal rechts van het punt geeft het tienvoud van de rekgrens of de proportionele rek.
Een schroef met sterkteklasse 9.8 zou bijvoorbeeld de volgende nominale waarden hebben:
- Nominale treksterkte: Rm = 9 × 100 MPa = 900 MPa
- Rekgrensverhouding: Re/Rm = 8 ÷ 10 = 0.8
- Rekgrens: Re = 0.8 × 900 MPa = 720 MPa
De sterkteklasse van een moer wordt uitgedrukt met een enkel getal, dat overeenkomt met de hoogste sterkteklasse van een schroef waarmee de moer gecombineerd kan worden. Een moer met sterkteklasse 9 mag zo gecombineerd worden met een schroef tot sterkteklasse 9.8.
Overzicht van sterkteklassen
| Materiaaleigenschap | 3,6 | 4,6 | 4,8 | 5,6 | 5,8 | 6,8 | 8,8 | 9,8 | 10,9 | 12,9 |
Vloeigrens Re | 180 | 240 | 320 | 300 | 400 | 480 | 640 | 720 | 900 | 1080 |
| Treksterkte Rm (N/mm²) | 330 | 400 | 420 | 500 | 520 | 600 | 830 | 900 | 1040 | 1220 |
Trektest op bevestigingsmateriaal met schroefdraad volgens ISO 898-1, ISO 3506-1, ASTM F606
Bouten zijn onderdelen die met zorg worden uitgekozen in functie van hun industriële toepassing en zeer precies in de constructie gepast worden. Daarom is het voor de veiligheid van een schroefverbinding absoluut nodig de elastische trekmodulus en de grenzen van de elastische belasting in een trektest te bepalen. Hieruit worden de grenskrachten van een veilige boutverbinding afgeleid.
Alle varianten van de trektest (hoofdstukken 9.1-5 en 9.7) moeten uitgevoerd worden volgens ISO 6892-1. Specifieke zaken voor trektests op bevestigingsmateriaal met schroefdraad wordt behandeld in de normen ISO 898-1, ISO 3506-1 of ASTM F606. De testsnelheid mag bijvoorbeeld niet hoger zijn dan 25 mm/min. Verder is een maximale testsnelheid van 10 mm/min van toepassing voor het bepalen van de vloeigrens of de proportionele rek.
Voor volledige schroeven mogen de tests in hoofdstuk 9.2 en 9.3 voor de bepaling van de vloeigrens, treksterkte en percentage rek bij breuk in één trektest gecombineerd worden.
Testen van bevestigingsmateriaal met schroefdraad: sampleklemmen voor trektests op bevestigingsmaterialen met schroefdraad volgens ISO 898-1
Testen van bevestigingsmateriaal met schroefdraad: trektest op bevestigingsmateriaal met schroefdraad volgens ISO 898-1
Testuitrusting voor trektests op bevestigingsmateriaal volgens ISO 898-1, ISO 3506-1
De beslissende factoren voor het dimensioneren van een testmachine zijn de afmetingen en de sterkte van het bevestigingsmateriaal. Voor bevestigingsmateriaal met schroefdraad vanaf M8, bevelen we een materiaaltestmachine voor grote krachten aan (vanaf Fmax 600 kN). Vanaf een M12 schroefdraad is een maximale kracht van 1200 kN nodig, en vanaf M18 een testmachine met een maximale kracht van 2.500 kN.
Met behulp van geharde klemmen kunnen afgewerkte schroeven, afgedraaide schroeven en draadeinden efficiënt getest worden. Het sample wordt samen met de passende houder in de klemmen geplaatst. Deze zijn vrij toegankelijk vanaf de voorzijde. Het sample wordt automatisch gecentreerd in de as van de machine. Voor de trektest met wigbelasting worden montagehulpstukken onder een hoek gebruikt, met incrementen van 4°, 6° en 10°.
Een extensometer is nodig voor het bepalen van de rekgrens. Voor trektests op bewerkte samples kan om het even welk type courante extensometer gebruikt worden, van een contactversie zoals de makroXtens tot de optische videoXtens.
Om het sample in de testmachine te klemmen, worden sampleklemmen voor schroeven gebruikt met passende kophouders en schroefdraadhouders. Zo wordt de minimale samplelengte uit de norm aangehouden.
Testkrachttest bevestigingsmaterialen met schroefdraad volgens ISO 898-1
De testkrachttest (hoofdstuk 9.6) is een trektest die uitgevoerd wordt tot de zuivere voorziene testkracht. De exacte belasting hangt af van de schroefdraad, de diameter van de schroef en de sterkteklasse. Deze worden weergegeven in een tabel in ISO 898-1.
Het aanbrengen van de testkracht mag niet sneller gebeuren dan 3 mm/min. De belasting wordt 15 seconden aangehouden. De schroef is geslaagd als er geen blijvende plastische vervorming optreedt binnen de toelaatbare meetonzekerheid van ±12.5 μm.
Kopslagtaaiheid op schroefdraadproducten
Voor de kopslagtest wordt de bout of schroef onder een hoek in een voorgeboord massief blok geplaatst. De kop van de bout wordt gebogen tot een bepaalde hoek met een slagbeweging. Na de test mogen geen tekenen van scheurtjes zichtbaar zijn. Deze test wordt vooral gebruikt wanneer de trektest met wigbelasting niet kan uitgevoerd worden omdat de schroef te kort is.
De Charpy kerfslagtest wordt enkel gebruikt voor bevestigingsmaterialen wanneer dat in een productnorm of een overeenkomst vereist wordt tussen de fabrikant en de klant.
Hardheidsmeting op schroefdraadproducten
Voor het bepalen van de hardheid zijn de methoden volgens Vickers (ISO 6507-1), Brinell (ISO 6506-1) of Rockwell (ISO 6508-1) toegelaten.
Voor een hardheidsmeting volgens Vickers is een minimale belasting van HV 10 van toepassing. Een hardheidsmeting volgens Brinell wordt vooral uitgevoerd met HBW 1/30 of HBW 2.5/187,5. Voor de Rockwell hardheidsmeting wordt schaal B (HRB) gebruikt bij sterkteklassen 4.6 - 6.8 en schaal C (HRC) voor sterkteklassen 8.8 - 12.9. In geval van twijfel wordt de Vickers hardheidsmeting genomen als referentie.
De hardheid wordt gemeten op een doorsnede of op het oppervlak. In het eerste geval wordt een doorsnede gemaakt van de zone met schroefdraad. Er worden indrukkingen gemaakt ter hoogte van de as van de schroef, de zogenaamde kernhardheid. Wanneer de hardheid gemeten wordt aan het oppervlak, moet dit vlak zijn (bv. Op de kop, op het uiteinde van de schroef of de zone zonder schroefdraad) en moeten coatings verwijderd worden.
Tijdens de hertempereertest wordt de Vickers hardheid gemeten voor en na de warmtebehandeling. De reductie van de hardheid na hertempereren mag niet groter zijn dan 20 Vickers eenheden.
Bij de be- en ontkooltest wordt de Vickers hardheid gemeten met een testkracht van 2,942 N (HV 0.3) op een langwerpige snede door de as van de schroefdraad. De zone met schroefdraad wordt gemeten op drie vastgelegde punten op verschillende afstanden van het oppervlak. Een verschil tussen de gemeten waarden dat te klein of te groot is, duidt op ontkoling of bekoling.
Charpy impacttests op bevestigingsmaterialen
Het doel van de Charpy impacttest is de belastbaarheid van de schroef bij lage temperaturen te testen. Omdat uit de schroef een Charpy sample met V-kerf gehaald moet worden, moet de nominale diameter minstens 16 mm bedragen. De testmethode staat beschreven in de norm ISO 148-1 Charpy kerfslagtests.
