Voor 10:00 uur besteld morgen in huis
10.000 artikelen uit voorraad leverbaar
Uw partner in bevestigingstechniek

Technische informatie

Hieronder vind je een overzicht van technische informatie over bevestigingsmaterialen, van technische tabellen met informatie en waardes tot aan praktisch klus- en montage-advies. Er is een indeling gemaakt in zes verschillende categorieën:

 

  1. Stalen bevestigingsmaterialen
  2. RVS bevestigingsmaterialen
  3. Corrosie en bevestigingsmaterialen
  4. Schroeven
  5. Bouten, moeren, ringen
  6. Muurbevestigingen

 

Klik op een vraag of onderwerp en het scherm klapt uit met uitgebreide informatie. Ook op artikelniveau (op de productpagina’s) is deze technische informatie terug te vinden. Zo kun je makkelijk meer technische informatie vinden van het product dat je in de webshop-gedeelte bekijkt.

 

Heb je toch nog een andere vraag? Neem dan contact met ons op dan helpen we je graag verder..

Stalen bevestigingsmaterialen

Staal is een legering bestaand uit ijzer en koolstof. De term staal wordt met name gebruikt voor ijzerlegeringen met een zodanig beperkt koolstofgehalte (typisch minder dan 1,9%) of gehalte aan toevoegingen als chroom, dat ze warm vervormd kunnen worden. Hierin onderscheidt staal zich van bijvoorbeeld gietijzer, dat een hoger koolstofgehalte heeft. De koolstof wordt gebruikt om een hoge treksterkte en hardheid te verkrijgen. 

Er zijn veel verschillende legeringen met deze twee elementen, meestal ook met andere bestanddelen, er bestaan dus ook zeer veel verschillende soorten staal. Door de grote keuze en zijn goede bewerkbaarheid is het een veel gebruikt constructiemateriaal. Wereldwijd wordt er jaarlijks ongeveer 1600 miljoen ton staal geproduceerd. 

Staal valt in drie groepen in te delen aan de hand van de hoeveelheid toegevoegde (legerings-) elementen: 

  • ongelegeerd staal  (maximaal 1,5% aan legeringselementen) 
  • laaggelegeerd staal  (van 1,5% tot 5% aan legeringselementen) 
  • hooggelegeerd staal  (meer dan 5% aan legeringselementen) 

Ongelegeerd staal bevat maximaal 1,5% aan legeringselementen (exclusief koolstof (C)). Veel gebruikte legeringselementen zijn onder andere mangaan (Mn) en silicium (Si). Net als koolstof worden mangaan en silicium gebruikt om de sterkte en hardheid te verhogen. Silicium is tevens een bijproduct van het staalbereidingsproces, het wordt gebruikt om zuurstof aan het staal te onttrekken. 

Ongelegeerd staal is het meest gebruikte staal ter wereld. Dit komt doordat het relatief goedkoop is en erg goed bewerkbaar.

Deze groep bevat tussen de 1,5 en 5% legeringselementen (exclusief koolstof). Net als bij ongelegeerd staal zijn mangaan en silicium veel voorkomende legeringselementen (Si = 0,7%, Mn = 1,6%). Maar ook chroom (Cr), vanadium (V), nikkel (Ni) en molybdeen (Mo) zijn in deze groep veel voorkomende legeringselementen. 

De invloeden van deze elementen zijn bij gebruik van verschillende elementen in één soort staal niet zo makkelijk te bepalen, daar sommige van deze elementen elkaar tegenwerken en andere elkaar juist weer versterken. 

Chroom wordt vaak gebruikt om staal oxidatie- en corrosiebestendig te maken. Ook van de harde en slijtvaste eigenschappen van chroom wordt veel gebruikgemaakt in de staalindustrie. Chroom wordt veel gebruikt in combinatie met nikkel of molybdeen. Chroom in combinatie met molybdeen (het zogenaamde Chroom-molybdeen staal) maakt het staal uitstekend bestand tegen hoge temperaturen en ook erg sterk. Vanadium wordt ook veel gebruikt in combinatie met chroom en molybdeen daar het ongeveer dezelfde eigenschappen geeft aan staal. Ook in gereedschapsstaal wordt veel vanadium gebruikt, het maakt het staal ook een stuk taaier wat erg gunstig is voor gereedschap. 

Nikkel heeft gunstige invloed op staal bij heel hoge en heel lage temperaturen. Het wordt ook veel gebruikt om een aantal ongunstige eigenschappen van chroom tegen te gaan.  

 

Hooggelegeerd staal bevat meer dan 5% aan legeringselementen. De bekendste vorm is roestvast staal (rvs).  

Hoofdlegeringselementen in rvs zijn chroom (Cr) en nikkel (Ni). Alleen chroom kan gebruikt worden om staal roestvast te maken, maar meestal wordt er een combinatie van chroom en nikkel gebruikt, omdat nikkel een aantal ongewenste effecten van chroom tegenwerkt (bijvoorbeeld 18% Cr en 8% Ni). 

Zoals de naam al doet vermoeden is rvs bestand tegen oxidatie en corrosie. Deze eigenschap is te danken aan de chemische verbinding die chroom aangaat met zuurstof. Door die chemische verbinding vormt er zich een oxidehuid op het staal. De oxidehuid is heel dun en daardoor doorzichtig. Ze bestaat uit een netwerk van chroom (III)oxide, dat wel elektronen kan geleiden maar geen ionen. Daardoor is het metaal tegen corrosie bestand mits de oxidehuid intact blijft. Dat is helaas niet het geval in een chloride-oplossing, zoals zeewater of in gechloreerd zwemwater. Het resultaat is dan gelokaliseerde putvormige corrosie, die heel moeilijk te stoppen is, omdat het chloride-ion zich vooral in de corrosieputten verzamelt. Een toeslag van molybdeen kan wel bestendigheid tegen chloor opleveren, bijvoorbeeld voor gebruik in zwembaden. Om de eigenschappen te verbeteren is dan ofwel een laag koolstofgehalte wenselijk, maar dan is de verspaanbaarheid slechter, ofwel een toeslag van titanium, maar dan is de lasbaarheid slechter. 

Onderstaande samenstelling zijn volgens NEN-ISO8981. De minimale ontlaattemperatuur is voor de sterkteklassen 8.8 tot 12.9 verplicht. Als er geen trekproef genomen kan worden, is de chemische samenstelling verplicht. 

Sterkte-klassen 

Staalsoort en warmtebehandeling 

 Chemische            samenstelling                                       (Gewicht in %) 

Ontlaat temperatuur 

Meest gebruikte staalsoorten 

C 

P 

S 

°C 

min. 

max. 

max. 

max 

min. 

3.6 ¹) 

Koolstofstaal 

x 

0,20 

 

 

x 

Q St 36-3 

4.6 

x 

0,55 

 

 

x 

Q St 38-3 

4.8 

5.6 

0,13 

0,55 

 

 

x 

Cq22, Cq 35 

5.8 

x 

0,55 

0,050 

0,060 

x 

Cq22, Cq 35 

6.8 

8.8 

Koolsofstaal met toevoegingen (bijv. Borium, mangaan of chroom), gehard en ontlaten 

0,15 ³) 

0,40 

0,035 

0,035 

425 

19 Mn B4           22 B2, 35 B2    Cq45, 38 Cr2,      46 Cr2, 41 Cr4 

Koolsofstaal, gehard en ontlaten 

0,25 

0,55 

0,035 

0,035 

9.8 

Koolsofstaal met toevoegingen (bijv. Borium, mangaan of chroom), gehard en ontlaten 

0,15 ³) 

0,35 

0,035 

0,035 

425 

 

Koolsofstaal, gehard en ontlaten 

0,25 

0,55 

0,035 

0,035 

10.9 ) 

Koolsofstaal met toevoegingen (bijv. Borium, mangaan of chroom), gehard en ontlaten 

0,15 ³) 

0,35 

0,035 

0,035 

340 

35 B2, 34 Cr4,    37 Cr4, 41 Cr 4 

10.9 ) 

Koolsofstaal, gehard en ontlaten 

0,25 

0,55 

0,035 

0,035 

425 

35 B2, 34 Cr4,    37 Cr4, 41 Cr 4 

Koolsofstaal met toevoegingen (bijv. Borium, mangaan of chroom), gehard en ontlaten 

0,20 ³) 

0,55 

0,035 

0,035 

 

Gelegerd staal, gehard en ontlaten ) 

0,20 

0,55 

0,035 

0,035 

12.9 ) 

Gelegerd staal, gehard en ontlaten ) 

0,28 

0,50 

0,035 

0,035 

380 

Cr4, 41 Cr4,      34 Cr Mo4    42Cr Mo4         34 Cr Ni Mo 6    30 Cr Ni Mo 8 

 

1. Voor deze sterkte klassen is automatenstaal toegestaan met de volgende maximale waarden: S=0,34% P=0,11% en Pb=0,35% 
2. Voor afmetingen boven M-20 kan het noodzakelijk zijn een materiaalsoort van de sterkteklasse 10.9 toe te passen om een voldoende doorharding te kunnen bereiken. 
3. Bij koolstofstaal met borium als toevoeging en een koolstofgehalte onder C 0,25% (smeltanalyse) moet een mangaangehalte van minimaal MN 0,60% voor de sterkteklasse 8.8 en MN 0,70% voor de sterkteklasse 9.8 en 10.9 aanwezig zijn. 
4. Bij producten uit deze staalsoort moet het merkteken onderstreept zijn. 
5. Het materiaal voor deze sterkteklassen moet voldoende houdbaar zijn om er zeker van te zijn dat de structuur in de kern van het schroefdraadgedeelte ca. 90% martensiet bevat na het harden en vóór het ontlaten. 
6. Voor de sterkteklasse 12.9 is een metallografische aantoonbare fosforhoudende witte laag op het oppervlak voor producten die op trek belast worden niet toegestaan. 
7. Gelegeerd staal moet tenminste een van de volgende legeringbestanddelen bevatten: chroom, nikkel of molybdeen.

Alternatieve namen:  

Phosphated 

 

Algemeen: 

Fosfateren is een chemisch proces dat een laag onoplosbare fosfaten op een metaaloppervlak aanbrengt. Omdat de toplaag van het basismateriaal geen metaal meer bevat, reageert het anders dan het oorspronkelijke metaaloppervlak. Een dergelijke laag noemt men ook wel conversielaag. De fosfaatlaag heeft goede hechting en geeft daarnaast ook lichte corrosiebescherming aan het staal. Het fosfateerproces kan niet worden gebruikt bij metalen als messing, koper of roestvast staal. 

Binnen bevestigingsmaterialen wordt fosfateren met name toegepast voor gipsplaatschroeven. De fosfaatlaag zorgt ervoor dat de later aan te brengen stuclaag of gipsspachtel goed hecht aan de schroefkop. Daarnaast zorgt de fosfaatlaag voor voldoende roestwerende eigenschappen in de gipsvezelplaten om eventuele bruine roestvlekken later in de wand te voorkomen. Elektrolytische verzinkte schroeven kunnen in sommige gevallen niet goed tegen de stoffen die in de droogbouw gebruikte gipsspachtel kunnen voorkomen waardoor deze in deze toepassing eerder zouden kunnen roesten.  

 

Toepassingsgebied:  

Gipsplaatschroeven voor montage in droogbouw (gipsplaten). 

 

Corrosiewerendheid:  

Variërend tussen 8 en 24 uur in zoutsproeitest volgens ISO 9227  

 

Maximale toepassings temperatuur:  

250 graden Celcius 

 

Alternatieve namen:  

Volbad verzinken / hoge temperatuur verzinken / Hot Dip Galvanising / Feuerverzinken 

 

Algemeen:  

Het thermisch verzinken van bevestigingsartikelen gebeurt volgens het centrifugeproces met een hoge zinkbadtemperatuur. Het product wordt gedompeld in een bak met vloeibaar zink, waarbij een groot blok zink is verwarmd tot ca. 400°C. Tijdens het dompelen wordt het product bedekt met een laag vloeibaar zink en meteen na het uittakelen stolt deze laag. De laag is minder glanzend en na een aantal dagen meestal zelfs mat-grijs. De laagdikte wordt niet bepaald door de tijdsduur in het bad maar door de dikte van het materiaal. Tijdens het centrifugeren wordt een laagdikte van 40 - 70 μm gevormd. De voordelen van verzinken bij deze temperaturen zijn de geringe viscositeit van het zink bij het centrifugeren en de silicium invloed die vergaand wordt geëlimineerd. Nadelen van thermisch verzinken zijn druppelvorming en vervorming van dun materiaal. 

 

Toepassingsgebied:  

Divers. Geschikt voor inlandig buitengebruik. Vanwege de lage maatvastheid minder geschikt voor kritische belastingen en kan door de dikte van de laag niet gebruikte worden voor bevestigingsartikelen kleiner de M5.  

 

Corrosiewerendheid:  

Afhankelijk van de aangebrachte laagdikte maar circa 500 uur in zoutsproeitest volgens ISO 9227 bij een laagdikte van 50 μm. 

 

Maximale toepassingstemperatuur:  

250 graden Celcius 

 

Alternatieve namen:  

Galvaniseren, electroplating, zinc plating 

 

Algemeen:  

Elektrolytisch verzinken is een elektrochemisch proces waarbij een zinklaag neergeslagen wordt op het productoppervlak. Binnen electrolytisch verzinken is een breed scala aan alternatieven voorhanden in laagdiktes, basismaterialen (zink / zink-ijzer / zink-nikkel), passiveringen. De minimale laagdikte is ca 3 μm, en kan oplopen tot ca 30 μm (gecombineerde laag).  Wij hanteren op onze bevestigingsartikelen meestal een minimale laagdikte van 5 μm.   

Een elektrolytisch zinkproces heeft altijd een nabehandeling om aantasting van de zinklaag te voorkomen. Dit heet het passiveren (of ook wel chromateren of bichromatiseren) en vertoond afhankelijk van de behandeling (passiveren) een transparant groengele (geelverzinkt) of metalliek-lichtblauwe tint (blauwverzinkt). Door het passiveren neemt de corrosiebestendigheid sterk toe en wordt het uiterlijk verfraaid. De passiveerlaag is een dun zinkchromaat/zinkoxidelaagje boven op de zinklaag. Bij standaard verzinken geeft dit een metalliek-lichtblauwe tint en bij geel verzinken vertoont de zinklaag een transparant goudkleurige tint. De corrosiebestendigheid van deze twee verschillende passiveringen is vrijwel gelijk maar de geelverzinkte variant is sinds de nieuwe ROHS richtlijn uit 2011 in opspraak geraakt vanwege het schadelijke zeswaardig chroom wat voorheen gebruikt werd bij deze passivering. 

Bij het elektrolytische verzink proces wordt er waterstof op het productoppervlak ontwikkeld. Zeker bij geharde staalkwaliteiten met een hoge sterkte, met name vanaf 8.8 en hoger, kan de in het staal opgenomen waterstof een aanzienlijk verlies aan ductiliteit veroorzaken (de zogenaamde waterstofbrosheid). 

 

 

Toepassingsgebied:  

Het toepassingsgebied van elektrolytisch verzinkte bevestigingsmaterialen is divers vanwege de diverse corrosiewerende eigenschappen door de laagdikte. 

Verzinkte bevestigingsmaterialen worden doorgaans voorzien van een beschermende zinklaag volgens ISO A2A met een minimale laagdikte van 5 Mu. In principe geldt hoe dikker de zinklaag op stalen bevestigingsmateriaal, hoe langer het duurt voordat hij weg gecorrodeerd is; de gemiddelde atmosferische corrosie voor alle zinktypes in Nederland in de buitenatmosfeer bedraagt momenteel 0,42 μm/jaar (gegevens TNO, Rijkswaterstaat en TU Delft); dat komt gemiddeld overeen met een corrosie klasse C2 in Nederland.  
De zinklaag wordt aangetast door de hoeveelheid Chloride en SO2 (zwavel) in de omgeving. Het water maakt deze aantasting mogelijk. SO2 heeft een grote invloed op het corrosiegedrag en daardoor op de duurzaamheid van stalen - verzinkte producten.  Het corrosieklimaat in West-Europa wordt wel steeds minder agressief door de drastische afname van het SO2-gehalte in de lucht. Het SO2 gehalte in Nederland is door allerlei maatregelen en wetten in Europees verband, zoals eisen aan autobrandstoffen, uitstoot van energiecentrales, etc. vanaf 1980 geleidelijk gaan dalen tot een verwaarloosbaar niveau. 
Naast SO2 speelt Choride een belangrijke rol bij corrosievorming van zink. Chloride maakt de oxidelaag op het zink sneller oplosbaar in water, waardoor de zink-corrosiesnelheid toeneemt. Als het zink (plaatselijk) is verdwenen, neemt ook de ijzercorrosiesnelheid toe in aanwezigheid van Chloriden. Nederland heeft voornamelijk in een smalle strook van ca. 750 meter langs de kust een hoog chloridegehalte; echter uit veiligheidsoverwegingen nemen we 10 km om ook de invloed van de zeewind mee te nemen.  
Onder normale condities wordt gebruik van verzinkte bevestigingsartikelen geadviseerd in beschermde condities (binnen gebruik). 

Corrosiewerendheid:  

Tot 24 uur in zoutsproeitest volgens ISO 9227 voor A2A tot circa 240 uur voor speciale zink- ijzer legeringen. 

 

Maximale toepassings temperatuur:  

80 graden Celcius 

 

Aanduiding elektrolytische zinklagen conform ISO 4042 

In ISO 4042 is de aanduiding van elektrolytische zinklagen vastgelegd. Aanduiding vindt plaats middels een code van twee letters & een cijfers (bijvoorbeeld: A2F) In dit voorbeeld staat de A voor zink (Zn), de 2 voor een laagdikte van 5 μm en de F voor een heldere passivering. De volgende tabellen geven de diverse onderdelen van de code weer: 

 

Basis materialen  

Laagdikte 

Passivering 

A 

Zink (Zn) 

1 

3 

A 

Kleurloos 

B 

Cadnium (Cd) 

2 

5 (2+3) 

B 

Blauw (mat) 

C 

Koper (Cu) 

3 

8 (3+5) 

C 

Geel (mat) 

D 

Messing (CuZn) 

9 

10 (4+6) 

D 

Olijfkleur (mat) 

E 

Nikkel (NI) 

4 

12 (4+8) 

E 

Kleurloos  

F 

Nikkel-Chroom (NiCr) 

5 

15 (5+10) 

F 

Blauw 

G 

Koper-Nikkel (CuNi) 

6 

20 (8+12) 

G 

Geel 

H 

Koper-Nikkel-Chroom (CuNiCr) 

7 

25 (10+15) 

H 

Olijfkleur 

J 

Tin (Sn) 

8 

30 (12+18) 

J 

Kleurloos (glans) 

 

 

 

 

K 

Blauw (glans) 

 

 

 

 

L 

Geel (glans) 

 

 

 

 

K 

Blauw (glans) 

 

 

 

 

R 

Zwart (mat) 

 

 

 

 

S 

Zwart (blank) 

 

 

 

 

T 

Zwart (glans) 

 

Normale leveringscondities in bevestigingsmaterialen: 

Electrolytisch verzinkt:  ca. 5 μm  A2A / A2B / A2E / A2F. Zonder specifieke overeenkomst tussen leverancier en afnemer kan een willekeurige variant geleverd worden 

Geel verzinkt:  ca. 5 μm   A2C / A2G / A2L. Zonder specifieke overeenkomst tussen leverancier en afnemer kan een willekeurige variant geleverd worden 

 

I:\Kennisbank\Kennisoverdracht Sessies\Sessie 3 - Juli 2016 - Staal in bevestigingsmateriaal\Waterstofbrosheid.jpgTekstvak

Waterstofbrosheid is het bros worden van metalen doordat waterstof in de haarscheurtjes van het materiaal opgesloten raakt. Hierdoor verzwakt het metaal met bros worden tot gevolg. Waterstofbrosheid werd al in 1875 beschreven, maar de exacte fysische achtergrond is anno 2013 nog steeds niet geheel begrepen. Het fenomeen komt vooral voor in staal met hoge treksterkte. 

 

 

Ook de zogenaamde scheurvormende corrosie bij RVS bevestigingsartikelen die gebruikt worden in een zwembadomgevingen is een vorm van waterstofbrosheid. We kennen inmiddels de grote risico’s die dit met zich meeneemt in de bevestigingsconstructie. Maar ook bij koolstofstalen bevestigingsmiddelen die elektrolytisch zijn verzinkt bestaat het gevaar van het optreden van waterstofbrosheid. 

 

Waterstofbrosheid is een gevolg van het ontstaan van waterstofgas in het metaal. Hierdoor kan er breuk of scheurvorming optreden in de bout of schroef. Het risico neemt toe naarmate de sterkteklasse hoger wordt. Zeker bij staalkwaliteiten hoger dan 8.8 kan de in het staal opgenomen waterstof een aanzienlijk verlies aan ductiliteit veroorzaken, de zogenaamde waterstofbrosheid. Het helemaal uitsluiten van waterstofbrosheid is eigenlijk niet mogelijk. 

 

Het grootste probleem dat we kennen als gevolg van waterstofbrosheid is dat de producten zonder verdere aanleiding plots broos kunnen worden en daardoor breken. Waterstofbrosheid treedt voornamelijk op bij op trekbelaste producten met een sterkteklasse hoger dan 8.8. Tijdens het proces van elektrolytisch verzinken van bevestigingsartikelen met treksterkte hoger dan 1000 N/mm2 wordt waterstof op het productoppervlak ontwikkeld.  Vandaar dat het niet raadzaam is om deze producten een oppervlaktebehandeling te geven.  Om die rede zijn bijvoorbeeld bouten van 10.9, 12.9 en 14.9 kwaliteit staal vaak blank in plaats van verzinkt. 

 

Om deze producten toch een oppervlaktebehandeling te geven, worden deze vaak gereinigd met zuren die een negatieve inwerking hebben op het staal. Je kunt door het product kort na de oppervlaktebehandeling (binnen 4 uur) een warmtebehandeling te geven, dit fenomeen tot wel een minimum beperken. Het is belangrijk dat iedereen die met deze producten werkt zich realiseert dat bij producten van staal met een treksterkte ≥ 1000 N/mm2 is dit risico, zeker nadat deze verzinkt zijn, altijd aanwezig is. 

 

Er zijn ook oppervlaktebehandelingen verkrijgbaar die nauwelijks invloed hebben op waterstofbroosheid zoals thermisch verzinken maar ook onze eigen Dynaplus  AR-coating, PTFE coatings of GEOMET®- en DACROMET® coatings of bijvoorbeeld zink-nikkel als oppervlaktebehandeling. Een groot bijkomend voordeel van dergelijke speciale oppervlaktebehandelingen is dat ze vaak een veel langere corrosiebescherming bieden dan alleen verzinken. Het nadeel is dat deze oppervlaktebehandelingen kostbaarder zijn van verzinken.  

Om een goede afweging te maken van producten uit dit risicogebied is een belangrijke vraag: "Hoe belangrijk is het voor deze sterkteklasse te kiezen en welke oppervlaktebehandeling heeft dan de voorkeur? Voor bevestigingsartikelen van vanaf sterkteklasse 12.9 raden we af deze een oppervlaktebehandeling te geven, voor 10.9 zijn er eventueel wel oplossingen in zowel verzinkt als in de bovengenoemde coatings. 

Vervormen 

Er zijn verschillende productiewijzen voor de productie van bevestigingsartikelen. De gekozen productiewijze hangt af van het type bevestigingsmateriaal en de gekozen staalsoort. In de praktijk 

wordt koud vervormen van staal veel toegepast. Zoals het woord eigenlijk al zegt wordt er hier een stuk staal koud vervormt tot een bevestigingsartikel.  

Het vervormen tot het gewenste bevestigingsartikel gebeurt meestal middels ‘stuiken’ middels matrijzen, hierbij wordt in meerdere stappen en met verschillende gereedschappen de gewenste vorm verkregen. Dit wordt ook wel koudwalsvervormen genoemd, voor het maken van schroefdraad moet het staal namelijk worden gewalst. Hierbij wordt, door middel van twee contravormen in de vorm van walsbakken, de gewenste schroefdraad op de bout of schroef gewalst. Om dit goed en netjes te doen moet er veel olie bij dit proces worden toegevoegd om de bewerking te smeren. 
Toch zijn er voor de andere methodes voldoende toepassingsgebieden; zo moet je bij de hele grote afmetingen bevestigingsartikelen warm vervormen. Met koud vervormen kun je bouten tot ongeveer M30 vervormen, daarna moet je warm vervormen vanwege de noodzakelijke kracht die nodig is om het staal te vervormen. Verder is warm vervormen nodig wanneer je te maken het met grote stuikvervormingen. Doordat de materiaaldichtheid toeneemt bij koud vervormen, moet je hier eerder gebruik maken van warm vervormen. 

Naast warm en koud vervormen kun je een bevestigingsartikel ook vervormen door een verspanende vervorming. Dit gebeurt bijvoorbeeld bij het tappen van (binnen)schroefdraad bij moeren. Soms wordt er voor kleine series of speciale draadvormen ook nog gebruik gemaakt van deze snijdende vervorming van staal maar dit komt door de ontwikkeling van koudvervorming steeds minder voor. 

 

Warmtebehandelingen 

Nadat het bevestigingsartikel is gevormd kun je de mechanische eigenschappen van het staal veranderen door warmtebehandeling. Er zijn verschillende manieren van warmtebehandelingen die worden gebruikt voor bevestigingselementen zodat deze in de praktijk de belasting aankunnen die men ervan mag verwachten. De vereiste mechanische eigenschappen, zoals treksterkte en vloeigrens worden door dit soort processen bereikt. 

Bij de productie van bouten en schroeven worden vooral warmtebehandelingen als verwarmen om te harden, oppervlakte-harden en gloeien (verhitten als nabehandeling) ingezet. De opbouw van dit proces in temperatuur en tijd is afhankelijk van de vereiste mechanische eigenschappen van het eindproduct. 

 

Harden 

Het (na)harden van stalen bevestigingsartikelen gebeurt bij bouten vanaf klasse 8.8 volgens DIN 898 deel 1 en bij moeren volgens DIN EN 20898 deel 2 vanaf klasse 5 en 8 (>M16) voorgeschreven. 

Het harden bestaat uit het verwarmen en direct aansluitend ontlaten. De bouten worden afhankelijk van het koolstofgehalte tot een bepaalde temperatuur verhit en gedurende een bepaalde tijd op die temperatuur gehouden. Hierbij wordt de materiaalopbouw omgevormd. Door direct daarna te ontlaten (in water of olie) krijgt het eindproduct de gewenste hardheid. 

 

Ontlaten 

Het glasharde (en dus brosse) staal wat nu is ontstaan (en waardoor waterstofbroosheid kan ontstaan) is in de praktijk niet toepasbaar. De producten moeten nog een keer op een in norm vastgelegde minimumtemperatuur worden gebracht om de ontstane spanning in het product te reduceren. Door deze maatregel vermindert weleens waar de vooraf ontstane hardheid (maar ligt nog duidelijk hoger dan van de originele werkstof) en men bereikt een grotere taaiheid. Dit proces is hierdoor een belangrijk hulpmiddel voor de fabrikant om bouten die eigenschappen mee te geven die eraan gesteld worden. 

 

 

Oppervlakte-harden 

Dit proces wordt toegepast bij de productie van o.a. spaanplaatschroeven, plaatschroeven en gipsplaatschroeven. Hierbij is het van groot belang dat het product een grote oppervlakte hardheid  heeft om in staat te zijn zelf de schroefdraad te snijden in het gewenste materiaal. 

Hiervoor wordt staal met een koolstofgehalte van 0,05 tot 0,2% koolstof gebruikt. Deze wordt verwarmd en voor langere tijd in een koolstof onttrekkende atmosfeer gehouden (bijv. Methaangas). Het koolstof defendeert naar de randzone en verhoogt daarmee plaatselijk het koolstofgehalte.  

Dit proces noemt men ontkolen. Hierna wordt het product ontlaten, waardoor het product aan de rand erg hard wordt. Groot voordeel hiervan is dat de schroef een harde buitenkant krijgt terwijl de kern van de schroef taai blijft. Dit bovenstaande proces van oppervlakte-harden wordt vaak in lange rolband-ovens toegepast. Er zijn verschillende factoren binnen dit hardingsproces die van grote invloed kunnen zijn de uiteindelijk kwaliteit van het bevestigingsartikelen. Denk hierbij aan de afgestelde temperatuur van de oven, snelheid van de loopband (tijd) maar ook de hoeveelheid schroeven op de band (constante temperatuur per batch). Juist in dit proces heel veel kwaliteit winnen of verliezen als het gaat om de mechanische eigenschappen van bijvoorbeeld schroeven. Voor schroeven geldt hierbij: zo hard en sterk mogelijk maar ook zo flexibel en buigzaam mogelijk, dit zijn fysisch gezien tegenstrijdige eigenschappen in staal. 

 

Gloeien 

Er bestaan verschillende manieren van gloeien. Hierbij is het weer belangrijk wat de eisen zijn die aan het eindproduct gesteld worden en de spanning die in de werkstof zit. Een belangrijk en veel voorkomend proces bij bevestigingsmaterialen is het spanningsarm gloeien (product wordt verwarmd tot 600°C en daar langere tijd op gehouden). De bij de koudvervorming ontstane koudversteviging kan door spanningsarm gloeien aan het materiaal worden onttrokken. Dit is belangrijk bij bouten en schroeven van sterkteklasse 4.6 en 5.6 omdat deze producten een groot uitrekkingsgebied (vloeitraject) moeten hebben. 

Voor de juiste keuze van voorspankracht en aandraaimoment, is het van groot belang dat men het juist wrijvingscoëfficiënt µ kent. Maar door de veelvoud aan materialen en even zoveel verschillende oppervlaktebehandelingen, is het heel lastig om deze vast te stellen. Hier komt nog bij dat het gebruik van smeermiddelen de wrijvingscoëfficiënt µ kan verlagen. 

Hieronder vind je een richtlijn van wrijvingscoëfficiënten bij verschillende staten van oppervlakte en smering van stalen bevestigingsartikelen. 

De manier van aandraaien is ook van invloed op het aandraaimoment, die kan dus ook in meer of mindere mate een grote invloed hebben op de eindwaarden. 
Voor het bepalen van de het juiste aandraaimoment heb je de  

 

 

De vloeigrens fy is een materiaalconstante die het punt in een spanning-rekdiagram beschrijft waarop een ductiel materiaal "begint te vloeien", ofwel het punt waarop er plastische vervorming begint op te treden. Bij sommige materialen is de overgang van elastisch ( ) naar plastisch gebied (σ constant) in het spanning-rekdiagram goed definieerbaar. Andere materialen (bijvoorbeeld zacht staal) hebben een veel geleidelijker overgang zodat een consequente definitie van de vloeigrens moeilijk is. Meestal wordt dan gewerkt met de 0,2%-rekgrens of kortweg de rekgrens. Dit punt treedt op wanneer er, naast de elastische rek bepaalt door de elasticiteitsmodulus, een supplementaire rek van 0,2% optreedt (zie afbeelding). 
In de (werktuig)bouwkunde wordt de sterkte van een materiaal gekarakteriseerd door de rekgrens. Het materiaal keert namelijk altijd elastisch terug naar de begintoestand als het materiaal ontlast wordt. Aangezien de meeste materialen nog vloeien na het overschrijden van de vloeigrens bouwt men op die manier zekerheid in. Wanneer een materiaal onderworpen wordt aan krachten in meerdere richtingen, dan kan een "vloeikromme" gedefinieerd worden die aangeeft voor welke combinaties van krachten het materiaal begint te vloeien.  

 

Waardetabel 
Onderstaande tabel geeft een ruwe schets van de waarde van de vloeigrens. Deze waarde varieert al naargelang de warmtebehandeling of koudvervorming die het materiaal heeft ondergaan, maar is ook sterk afhankelijk van (in het geval van de metalen) de gebruikte legeringselementen. 

 

Materiaal 

Vloeigrens 
(MPA) 

Gewoon staal 

250 

Hogesterktestaal 

690 

Roestvast staal (AISI 302, koud gewalst) 

520 

Titaniumlegering (6% Al, 4% V) 

830 

Aluminiumlegering 

400 

koper commercieel zuiver 

70 

Kevlar 

3620 

Nylon 

45 

De treksterkte van een materiaal is een maatstaf om de mechanische eigenschappen van een materiaal te classificeren. Praktisch is de vloeigrens (soms ook de 0,2%-rekgrens of Rp 0,2) van veel meer belang. Immers, als het materiaal tot de treksterkte komt, is het reeds sterk plastisch vervormd. 

De treksterkte is de maximale mechanische spanning die een materiaal bereikt als het plastisch vervormd wordt. Voor de meeste staalsoorten vindt dit plaats vóór het vloeien van het materiaal (= vloeigrens), en na de proportionaliteitsgrens (grens waarbij de Wet van Hooke geldig is). 

Als het materiaal deze spanning langdurig opgelegd krijgt, dan zal er breuk optreden. Grafisch is dit duidelijk te zien in het zogenaamde spanning-rekdiagram. De treksterkte geeft op deze manier ook aan waar insnoering begint, tenzij het materiaal zo bros is dat er geen insnoering plaatsvindt. Dan breekt het materiaal zodra de spanning gelijk is aan de treksterkte. 

De eenheid van treksterkte is MPa (of psi) en kan variëren van 10 MPa en minder voor sommige polymeren tot meer dan 5000 MPa voor koolstofvezels. 

 

De treksterke van enkele materialen 

Materiaal 

Treksterkte (σUTS) 
(MPa) 

Staal 

400 

Hogesterktestaal 

760 

Roestvast staal koudgewalst 

860 

Gietijzer 4.5% C 

170 

Titanium legering (6% Al, 4% V) 

900 

Aluminium legering 

455 

Koper commercieel zuiver 

220 

Messing 

250 

Nylon, type 6/6 

75 

Rubber 

15 

 

Deze gegevens gelden voor bouten en schroeven met sterkteklassen volgens NEN-ISO 898/1 waarbij beneden M-3 geen nauwkeurige breuk- en beproevingskrachten bepaald kunnen worden of bij korte bouten en schroeven van M-3 t/m M-10 door de geringe lengte niet beproefd kunnen worden.  

Deze gegevens gelden niet voor stelschroeven met binnenzeskant van DIN 913 t/m DIN 916 en niet voor oppervlakte geharde bouten en schroeven en verder voor bouten en schroeven met sterkteklassen 3.6, 6.8 en 9.8 


Minimum  breukdraaimomenten volgens DIN-267/25 

 

Nominale 

Spoed  

Sterkteklassen 

 afmeting 

mm 

4.6 

4.8 

5.6 

5.8 

8.8 

10.9 

12.9 

M3 

0,5 

0,92 

0,96 

1,1 

1,1 

1,5 

1,9 

2,1 

M4 

0,7 

2,1 

2,2 

2,5 

2,6 

3,6 

4,4 

4,9 

M5 

0,8 

4,5 

4,7 

5,5 

5,6 

7,6 

9,3 

10 

M6 

1 

7,6 

7,9 

9,1 

94 

13 

16 

17 

M7 

1 

14 

14 

16 

17 

23 

28 

31 

M8 

1,25 

19 

20 

23 

24 

33 

40 

44 

M10 

1,5 

39 

41 

47 

49 

66 

81 

90 

 

*) De minimum breukdraaimomenten gelden voor bouten en schroeven met schroefdraadtoleranties 6g, 6f of 6e. 

 

Verhoogde temperaturen kunnen veranderingen veroorzaken in de mechanische en functionele eigenschappen van een bevestigingsartikel. Tot een temperatuur van 150°C zijn er geen schadelijke effecten bekend die een verandering van de mechanische eigenschappen veroorzaken. Bij temperaturen boven de 150°C tot 300°C moet het functioneren van het bevestigingsartikel goed onderzocht worden. 

Hieronder de richtlijn van de vloei/rekgrens van staal bij verhoogde temperaturen. 

Richtlijnen van vloei/rekgrens bij verhoogde temperaturen 

Afname 0,2% rekgrens bij verhoogde temperatuur 

Temperatuur in graden Celsius: 

+ 20° 

+ 100° 

+ 200° 

+ 250° 

+ 300° 

Klassenaanduiding 

0,2% rekgrens in N/mm2  

5.6 

300 

270 

230 

215 

195 

8.8 

640 

590 

540 

510 

480 

10.9 

940 

875 

790 

745 

705 

12.9 

1100 

1020 

925 

875 

825 

 

Systeem voor aanduiding van sterkteklassen: 

De aanduiding voor sterkte klassen van bouten, schroeven en tapeinden bestaat uit twee getallen gescheiden door een punt. Zoals 8.8 of 10.9 etc. Het getal links van de punt bestaat uit één of twee cijfers en geeft 1/100 van de nominale treksterkte in Newton/mm² (Megapascal), zie onderstaande tabel. 

Het getal rechts van de punt geeft 10 keer de verhouding tussen de minimale vloeigrens, 0,2% rekgrens of de proefspanning bij 0,0048d ongelijkmatige verlenging en de nominale treksterkte, zie voor waardes de onderstaande tabel. 

Voor producten met een beperkte belastbaarheid door de vorm van de kop en/of de steel dient voor de normale sterkteklasse aanduiding een 0 geplaatst te worden (voorbeeld: 08.8). Dit komt binnen ons leverprogramma van onze ‘standaard’ DIN genormeerde bevestigingsartikelen echter niet voor.  

 

De gegevens in onderstaande tabel geven de mechanische eigenschappen voor bouten, schroeven en tapeinden weer bij een beproeving in een omgevingstemperatuur van 10° C tot 35° C volgens NEN-ISO 898/1. Deze eigenschappen veranderen bij hogere of lagere temperaturen. Deze gegevens gelden voor schroeven met: een nominale d 39 mm, voorzien van metrische schroefdraad en bestaande uit gelegeerd of niet gelegeerd staal. De minimale treksterkten gelden alleen voor schroeven met een nominale lengte 2,5 d. De minimale hardheden gelden voor schroeven met een nominale lengte l 2,5 d en voor producten die niet volgens een trekproef beproefd kunnen worden.