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Hallo  ,

möchte eine 12.9er Schraube in ein Edelstahlgewinde eindrehen. Weiss jemand zufällig um wieviel sich das Vorspanndrehmoment vermindert (bei M8 normal 30Nm) bzw. kann man als Vorspanndrehmoment einfach das einer Edelstahlschraube annehmen?

Danke vorab,

Cornelius

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Wenn etwas nicht klappt probier ich einfach was anderes - vielleicht klappt das auch nicht.

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Der E-Modul von Edelstahl und der von Schraubenstahl sind doch eigentlich gleich.
Demnach ändert sich bei ansonsten gleicher Geometrie auch nichts am verspannten System und damit am Verspannungsfaktor.

Wenn jetzt noch die Betriebskräfte und die erforderliche Klemmkraft der Anwendung unverändert sind, dann bleibt das ganze schöne Verspannungsdiagramm unverändert.

Damit bleibt die erforderliche Montagekraft ebenfalls unverändert. Da sich das Anzugsmoment (Vorspanndrehmoment) zu

    T=FM*[d2/2*tan(alfa+Ro') + µ*rk]

berechnet, kann sich eine Änderung nur aufgrund des unterschiedlichen Gewindereibmomentes der neuen Werkstoffpaarung ergeben. Ich glaube aber nicht, dass dieser Unterschied signifikant ist.

Also muss das Anzugsmoment (Vorspanndrehmoment) zur Erzielung derselben Funktion bei gleicher Geometrie unverändert bleiben.

Ich denke daher, dass hier die falsche Frage gestellt wurde.
Die richtige Frage wäre die nach der erforderlichen Mutternhöhe/Einschraubtiefe gewesen. Dazu muss die Vergleichsspannung im Muttergewinde ermittelt werden.
Als Beispiel die Schubspannung:
    Tau=F/A, A=Pi*d*5/6*P*m/p
(5/6*P ist etwa die Höhe eines Gewindegangs bei d, mit m= Mutternhöhe und p=Steigung gibt m/p die Anzahl der tragenden Gewindegänge an)

Analog die Biegespannung:
Biegemoment:    Mb=F*(d-d2)/2
Widerstandsmoment:      W=1/6*pi*d*m/p*(5/6*p)²
Biegespannung:          Sig_b=Mb/W

Bei metrischem Gewinde kommt dann noch eine Druckspannung aus der radial wirkenden Kraftkomponente aufgrund des Spitzenwinkels hinzu.   Die schaffen Sie nach dieser Vorarbeit alleine.

Damit kann die Vergleichsspannung nach der Gestaltänderungsenergiehypothese aufgestellt werden mit der Mutternhöhe m als Variable. Da diese Vergleichsspannung kleiner als der Grenzwert von 0,9*Rp0,2 ihres Edelstahles sein muss, lässt sich daraus die minimal erforderliche Mutternhöhe/ Einschraubtiefe berechnen.

Kleine Anmerkung: Natürlich ist der Ansatz linearer Spannungsverteilung über der Mutternhöhe vereinfachend, aber Sie dürfen gerne hier noch Verteilungsfaktoren ansetzen. Für die allermeisten Anwendungen reicht aber so ein  einfacher Rechenansatz aus.

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"Ich stimme mit der Mathematik nicht überein. Ich meine, daß die Summe von Nullen eine gefährliche Zahl ist."  (Stanislaw Jerzy Lec)

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Danke für die ausführliche Antwort. Heißt das, wenn die 12.9er Schraube tief genug eingeschraubt ist (sagen wir 8*D) versagt die Schraubenverbindung eher in der 12.9er Schraube als im Edelstahl-Muttergewinde?

Ist es fatal falsch zu sagen, die Einschraubtiefe verändert sich entsprechend dem Verhältnis der Festigkeiten? zB die 12.9er Schraube hat 3-fache Festigkeit des Edelstahls, also schraube ich statt 1*D dann 3*D tief ein.

Wenn diese Gleichung in etwa korrekt wäre, nehme ich dann besser das Verhältnis der Streckgrenzen oder das Verhältnis der Zugfestigkeiten?

Gruß,
  Cornelius

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Wenn etwas nicht klappt probier ich einfach was anderes - vielleicht klappt das auch nicht.

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Mal ne Frage: Seit wann gibt man Edelstahlschrauben mit einer Festigkeit 12.9 an?
Heißen die festigkeitsklassen bei Edelstahlschrauben nicht A-70, A-80 etc.?

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Gruß DEEPSPEED
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Zitat:

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Original erstellt von doeberc:
... Heißt das, wenn die 12.9er Schraube tief genug eingeschraubt ist (sagen wir 8*D) versagt die Schraubenverbindung eher in der 12.9er Schraube als im Edelstahl-Muttergewinde? ...

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Im Prinzip ja, aber der Ansatz einer gleichmäßigen Spannungsverteilung über die Gewindegänge ist hier bei Weitem nicht mehr haltbar.

Zitat:

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Original erstellt von doeberc:
... Ist es fatal falsch zu sagen, die Einschraubtiefe verändert sich entsprechend dem Verhältnis der Festigkeiten? zB die 12.9er Schraube hat 3-fache Festigkeit des Edelstahls, also schraube ich statt 1*D dann 3*D tief ein. ... [] ...  nehme ich dann besser das Verhältnis der Streckgrenzen oder das Verhältnis der Zugfestigkeiten?...

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Fatal ist, wenn es zum Schaden kommt.
Man bedenke:
Die Vergleichsspannung ist für Ausschags- und Mittelspannungsanteile getrennt aufzustellen.
Dementsprechend gelten logischerweise auch unterschiedliche Materialkennwerte.

Da ich mich nicht anonym im Forum tummele, kann in meiner Position hier keine quantifizierbaren Aussagen machen, sonst kommt irgendeiner und verlangt von mir noch Schadenersatz, wenn irgendetwas nicht gepasst hat.

Die Berechnung ist Aufgabe des entwickelnden Ingenieurs.
Ich mache so etwas gerne bei Bereitstellung aller Unterlagen, aber dann auch nicht für "ömesönst".

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"Ich stimme mit der Mathematik nicht überein. Ich meine, daß die Summe von Nullen eine gefährliche Zahl ist."  (Stanislaw Jerzy Lec)

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