Tilspændingsmoment og skruestyrkeklasser

En skrue skal spændes til det moment, der er fastlagt for den konkrete samling; en tabelværdi gælder kun under tabellens forudsætninger. Styrkeklassen beskriver skruens mekaniske egenskaber, mens tilspændingsmomentet også afhænger af gevind, friktion og ønsket forspænding. Beregnerens udgangspunkt er friktion μ = 0,12 og udnyttelse ν = 90 %.

Hvad betyder styrkeklasserne 8.8, 10.9 og 12.9?

For stålskruer læses styrkeklassen sådan:

• Første tal · 100 giver den nominelle trækstyrke Rm i MPa.
• Andet tal · første tal · 10 giver den nominelle flydegrænse i MPa.

Klasse 8.8 svarer dermed nominelt til Rm = 800 MPa og en flydegrænse på 640 MPa. Trækstyrken beskriver materialets styrke ved trækbelastning. Flydegrænsen angiver overgangen til varig deformation; Rp0,2 er en specificeret grænse for varig deformation.

Husk forskellen på klassens nominelle betydning og de mindsteværdier, beregneren bruger. For 10.9 anvendes Rm = 1040 MPa og Rp0,2 = 940 MPa; for 12.9 anvendes 1220 og 1100 MPa. For 8.8 over M16 bruges 830 og 660 MPa. Disse værdier skal ikke erstattes af en simpel aflæsning af klassebetegnelsen.

En bolt eller unbrakoskrue får altså ikke sit tilspændingsmoment alene fra hovedformen. Kontrollér styrkeklassen og gevindet. Stålskruers mekaniske egenskaber behandles i ISO 898-1.

Rustfri betegnelser læses anderledes: A2 og A4 betegner stålkvaliteten, mens eksempelvis -70 angiver styrkeklassen. Beregneren bruger for A2/A4-70 Rm = 700 MPa og Rp0,2 = 450 MPa. Rustfri skruer behandles i ISO 3506-1; brug ikke læsereglen for 8.8 på deres mærkning.

Hvad er forspænding, og hvordan beregnes momentet?

Forspænding er den trækkraft, der opbygges i skruen under tilspænding. Den skaber spændkraft mellem de sammenklemte dele. Momentnøglen styrer drejningsmomentet, ikke spændkraften direkte, så samme aflæste Nm giver ikke nødvendigvis samme forspænding ved forskellige friktionsforhold.

Beregnerens momentmodel med udgangspunkt i VDI 2230 er:

M = F · (P/(2π) + μ · d2/(2 · cos 30°) + μ · D_Km/2)

Her er F forspændingen, P gevindstigningen, d2 gevindets middeldiameter og D_Km den effektive middeldiameter under hovedets eller møtrikkens anlægsflade. Modellen bruger samme friktionskoefficient μ i gevind og anlæg.

Forspændingen beregnes som:

F = ν · Rp0,2 · As / √(1 + 3 · τ²)

τ = 1,5 · (d2/ds) · (P/(π · d2) + 1,155 · μ)

As er gevindets spændingsareal, og ds er diameteren svarende til dette areal. Udnyttelsen ν og korrektionen for vridning indgår dermed også. Beregningen erstatter ikke en fuld vurdering af samlingen efter VDI 2230.

Hvad viser et konkret regneeksempel?

For M8 i klasse 8.8 med μ = 0,12 og ν = 90 % giver beregningen 18,6 kN forspænding og 24,5 Nm, cirka 25 Nm. Resultatet gælder disse forudsætninger; det er ikke en universel montageværdi for alle M8-samlinger.

Hold kraft og moment adskilt ved aflæsning. Se omregning af enheder, hvis måleværdierne bruger andre enheder.

Hvorfor betyder friktion og smøring så meget?

Cirka 85-90 % af momentet går til friktion i gevindet og under hovedet; kun cirka 10-15 % bliver til spænding i skruen. Derfor påvirker smøring forholdet mellem moment og forspænding kraftigt.

Lavere friktion giver større forspænding ved samme moment. Har du smurt gevindet, kan du derfor ikke ukritisk bruge en momentværdi fra en tør tabel. Omvendt er μ = 0,12 en beregningsforudsætning, ikke dokumentation for friktionen i den aktuelle samling.

Rustfri skruer kan gnave fast eller koldsvejse under tilspænding. Smør gevindet, spænd langsomt, og undlad slagnøgle.

Hvornår må jeg ikke bruge tabelværdien direkte?

Beregnerens moment gælder skruen alene. I aluminium og støbejern kan gevindet i emnet være det svageste led. En stærkere skrue gør derfor ikke automatisk et højere moment muligt.

Kontrollér også, om forbindelsen har metrisk normalgevind eller metrisk fingevind. Gevindstigningen indgår i beregningen; betegnelsen M alene er ikke hele grundlaget. Se forklaringen på metrisk gevind.

Husk også forskellen på tilspænding og pasning. Et momenttal fastlægger ikke pasningen i rømmehuller. Følg samlingens tegning og montagekrav.

Hvilke fejl skal jeg undgå i værkstedet?

• Smurt gevind med moment fra tør tabel: Kontrollér, at friktionsforudsætningerne passer.
• Genbrugte skruer uden vurdering: Kontrollér skruens og gevindets tilstand, og afgør, om den må genbruges.
• Slagnøgle på rustfri skruer: Spænd langsomt med egnet smøring.
• Momentnøgle uden dokumenteret kalibrering: Kontrollér kalibreringsstatus, og brug nøglen efter værktøjets instruktion.
• Skrue i blødt materiale: Kontrollér samlingens svageste led, før tabelmomentet anvendes.