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Autor Thema:  Schrauben mit der Hand anziehen (2366 mal gelesen)
bastian85
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erstellt am: 30. Dez. 2016 20:55    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities

Hallo,

ich habe zwei Aluminiumplatten die verschraubt werden sollen. Die Streckgrenze von dem Aluminium beträgt 240 N/mm².
Ich habe eine Schraube M6 8.8 gewählt. Zuerst habe ich die Montagevorspannung berechnet und diese mit dem Spannungsquerschnitt der M6 Schraube multipliziert.
Dadurch habe ich meine Fvmzul=maximale Vorspannkraft für die beiden Aluplatten erhalten. (Fvmzul=3420 N)
Mit einer weiteren Formel aus dem Roloff/Matek habe ich das Anzugsmoment errechnet, welches ungefährt 3,4 Nm beträgt.
Wenn der Anziehfaktor (2,5=Handfestes anziehen) berücksichtigt wird, habe ich ein Anzugsmoment von 1,4 Nm.

Ich habe diese Schraube gewählt: Zylinderschraube DIN 7984 - M6 x 20 - 8.8

Diese zwei Schrauben sollen mit einen kleinen Schraubendreher handfest, sodass die Fuge geschlossen ist, angezogen werden.
Was mich stört sind die 3,4 Nm. Ich bin mir nicht sicher ob ich die mit einen kleinen Schraubendreher überschreite, denn so viel Kraft ist gar nicht nötig.

Wie kann ich begründen, dass die Schrauben ausreichend dimensioniert sind? Die Schrauben sollen weder was verdichten noch etwas tragen.
Könnte ich als Ergebnis sagen, dass diese Schrauben vorsichtig handfest angezogen werden sollen? Mir fehlt irgendwie ein Beweis.
Schrauben, die unter einer Betriebskraft sind, sind viel einfacher auszulegen und bei Aluminium wird das alles schon viel schwieriger mit dem handfesten Anziehen.

Im Roloff/Matek steht aber bei der Montagespannung, dass dort für die Streckgrenze die von der Schraube eingesetzt werden soll. Muss nicht immer der schwächere Werkstoff dort eingetragen werden?
In meinen Fall ist das Aluminium und nicht der Werkstoff der Schraube.
Oder muss ich den Weg über die Flächenpressung gehen? Das heißt die Montagevorspannkraft mit dem Werkstoff der Schraube ausrechnen und mit der zulässigen Flächenpressung von Aluminium vergleichen?

Berechnung über die Flächenpressung

Für Aluminium habe ich eine zulässige Flächenpressung von 130 N/mm²
Die maximale Vorspannkraft der Schraube M6 bei mü=0,12 entsprich 10200 N
Die Fläche, die beansprucht wird beträgt (pi/4)*(13²-6²)=104,45 mm² (Fläche unter dem Schraubenkopf)
Maximale Vorspannkraft der Schraube geteilt durch die beanspruchte Fläche ergibt = 97,65 N/mm²

Also könnte die Schraube laut Tabelle mit 10 Nm angezogen werden. Aber wie sieht das mit der Flächenpressung im Gewinde aus? Muss die nicht auch berücksichtig werden?
Ich wende ja viel mehr Kraft auf als das Aluminium aushält oder passt das?

Gruß

Sebastian

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N.Lesch
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WF 4

erstellt am: 30. Dez. 2016 22:02    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für bastian85 10 Unities + Antwort hilfreich

Hallo und willkommen bei CAD.de.

nach meinem Gefühle kannst Du eine M3 oder M4 Sechskantmutter noch mit einem Schraubendreher anziehen.
Aber bei M6 ist das nur mit sehr kräftigen Fingern möglich.
Bei M6 ist schon ein richtiger Schraubenschlüssel mit Hebel notwendig.

"Montagevorspannung ... Spannungsquerschnitt der M6 Schraube multipliziert.  ... Vorspannkraft ... Aluplatten erhalten. (Fvmzul=3420 N) "
Welche Werte hast Du denn da verwendet, ich kann das nicht nachvollziehen.
Bei einem Anzugsmoment von 1,4 Nm hält die Verbindung nicht lange.
Das ist viel zu wenig.

Dein Ansatz über die Flächenpressung ist schon realistischer.
Aber die werte aus den Tabellen basieren doch nicht auf der
Flächenpressung.
Wenn Alu eine Streckgrentze von 240 MPa ( üglicherweise auf Zugbelastung ) hat, dann muß dei zulässige Flächenpressung etwas höher sein.
Wenn Du die Schraube korrekt auslegen willst , mußt Du die VDI 2230
verwenden.

Für vereinfachte Rechnungen kannst Du die Tabellen verwenden.
Mußt nur sicherstellen, daß die Schrauben beim Anziehen von Hand nicht überdreht werden.

------------------
Klaus

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bastian85
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erstellt am: 30. Dez. 2016 22:13    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities

Es soll nur eine vereinfachte Berechnung gemacht werden, sodass ich sehen kann, dass ich die Schraube mit einen Schraubendreher handfest anziehen kann.

Die 3430 N kamen zustande, weil ich für Rp0,2 die Streckgrenze von Aluminium genommen habe. Nun hatte ich gelesen, dass dort die Streckgrenze der Schraube rein muss, bei der Gleichung von der Montagespannung. Letztendlich habe ich eine zulässige Montagevorspannkraft von 16100 N.
Im Roloff/Matek ist eine Formel, (vorhandene Flächenpressung) wo die Montagevorspannkraft durch 0,9 geteilt wird und anschließend durch die Fläche unter den Schraubenkopf geteilt wird.
Das Ergebnis muss ich mit der Grenzflächenpressung vergleichen und das wars dann. Allerdings finde ich keinen Grenzflächenpressungswert für diesen Werkstoff: 3.1645

Edit1:
Im Decker steht: Bei nicht aufgeführten Werkstoffen kann 1,2*Streckgrenze vom Bauteil gerechnet werden. Schön das es dort drin steht, obwohl ich das Buch nicht mag. Aber dann habe ich wenigstens eine Quelle. Dann wäre pGzul=288 N/mm2 und pGvorh=182 N/mm2
Die Schraube kann dann ungefähr mit 16 Nm angezogen werden, was bei einen Schraubendreher wohl sehr schwer werden könnte.

Edit2:
Habe noch eine Formel für die Flächenpressung im Gewinde angewandt.
Die beträgt 120 N/mm2. Also ist die Schraube völlig ausreichend für meinen gewählten Werkstoff.
Die 1,2*Streckgrenze habe ich im Formelsammlungsbuch von Roloff/Matek auch gefunden. Also alles bestens. Da keine dynamischen oder statischen Kräfte auf die Schraube oder überhaupt dort wirken, kann der Rest ja komplett weggelassen werden.

[Diese Nachricht wurde von bastian85 am 30. Dez. 2016 editiert.]

[Diese Nachricht wurde von bastian85 am 31. Dez. 2016 editiert.]

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N.Lesch
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WF 4

erstellt am: 31. Dez. 2016 07:32    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für bastian85 10 Unities + Antwort hilfreich

Die Flächenpressung ist auf Druck, da kann man einfach die Streckgrenze verwenden.
Weil da ein plastische Verformung wenig tragisch ist.

Nach meiner Tabelle aus dem Roloff/ Matek 8.Auflage reißt die Schraube M6 8.8 bei 16 Nm.
Das geht bei µ ges 0.14 mit max. 10 Nm.

Bei einer Stahlschraube auf Alu würde ich eine Scheibe dazwischenlegen, dann ist die Sache mit der Flächenprssung auch erledigt.

------------------
Klaus

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bastian85
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erstellt am: 31. Dez. 2016 12:10    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities

Ich hatte gestern statt der M6 die faschen Werte für die Fläche genommen. Bei einer  M6 wären das ganze 355 N/mm2 was natürlich die Streckgrenze überschreitet. Mit einer Unterlegecheibe aus Stahl kann ich sie auf 197 N/mm2 reduzieren.
Wie sieht das dann mit den Reibkräften aus? Die Reibungszahl müG nach Strelow ist im Gewinde bei Aluminium bei 0,08. Im Lehrbuch steht man solle immer den kleinsten Wert nehmen. Die Reibung an der Unterlegecheibe und Schraubenkopf beträgt dann müK=0,10. Da 0,08 der kleinste Wert ist schaue ich in der Tabelle unter der Spalte 0,08 und habe bei 8.8 ein Anzugsmoment von 7,7 Nm, wenn das so stimmt.

[Diese Nachricht wurde von bastian85 am 31. Dez. 2016 editiert.]

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N.Lesch
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Ja das ist so richtig.
Nur mußt Du die Einschraublänge beachten. Die sollte bei Alu min.
2 mal Gewindedurchmesser sein, sonst reißt das Gewinde aus und der niedrige Reibungsfaktor nützt nichts.

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Klaus

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Hohenöcker
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Ingenieur



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Nimm statt DIN 7984 lieber DIN 912, wenn Du Platz genug für den höheren Kopf hast.
Da ist der Schlüssel nämlich eine Nummer größer, und Du kannst kräftiger anziehen.
Und jetzt schlag Dir den Maschinenbau mal für heute aus dem Kopf und feiere Silvester!
Guten Rutsch!

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Gert Dieter 

Trust me, I'm an engineer!

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bastian85
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Ja für die Gewindelänge muss ich leider nachweislich auch das mit den Formeln berechnen. Klar ist es länger immer etwas besser, das kann man dann in der Praxis ja so machen :-)

1,2 * Rp0,2 ist leider auch nicht richtig, dass würde sich dann ja plastisch verformen, wenn die Streckgrenze erhöht wird. Im Mattek steht das man die Streckgrenze durch einen Sicherheitsfaktor teilen soll zwischen 1,2 und 1,8 bei einen weichen Werkstoff.
Achja und das hatte ich heute morgen gelesen ;-)

Euch auch einen guten Rutsch  

[Diese Nachricht wurde von bastian85 am 31. Dez. 2016 editiert.]

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N.Lesch
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erstellt am: 01. Jan. 2017 08:15    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für bastian85 10 Unities + Antwort hilfreich

Wie ich oben schon erwähnte, ist bei Druckbelastung eine plastische Verformung nicht so tragisch.
Außerdem ist die Streckgrenze bei Druck auch größer.

Die berühmte Inbuss Schraube heißt zur Zeit: DIN ISO EN 4762.

Die mit dem kurzen Kopf soll man nur mit 80% belasten, weil der leicht abreißt.

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Klaus

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erstellt am: 01. Jan. 2017 10:39    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities

Ein frohes neues Jahr 2017

Ich dachte an den niedrigen Kopf, weil mein Material nur 13 mm dick, welche noch eine Unterlegscheibe bekommen sollte. Kostengünstiger ist die klassische Zylinderschraube bestimmt auch.

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bastian85
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erstellt am: 02. Jan. 2017 22:36    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities

Moin, da der Beitrag ja noch aktuell ist und ich zu dem Thema noch eine Frage habe, schreibe ich sie hier  

Da ja keine Betriebskraft wirkt, kann doch die Nachgiebigkeit der Schraube vernachlässigt werden oder? Denn ohne eine zusätzliche Kraft, kann ich die zugehörigen Formeln nicht anwenden.
Aber wie sieht die Nachgiebigkeit bei den verspannten Teilen aus, was sagt mir der errechnete Wert? Der ist ja so klein.

[Diese Nachricht wurde von bastian85 am 02. Jan. 2017 editiert.]

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