Rundbrickor - lång
Kort version
1 Inledning
För att skruvar och muttrar skall kunna dras åt till lämplig
förspänningskraft i förbanden krävs att underlagen har viss hårdhet, så att
sättning i materialen undviks. Den använda skruvkraften får inte
ge högre hålplantryck än vad det monterade materialet tål. Om högsta
tillåtna hålplantryck överskrids kan det orsaka sättningar i förbandet, förlust
av klämkraft och i värsta fall haveri.
Brickor används under skruvskalle eller mutter för att fördela klämkraften
över ett större område och därigenom sänka hålplantrycket och förhindra
intryckningar i godset, men då krävs tjockare bricka med en tjocklek som är
minst 0,5d. Brickor förhindrar också skador i ytan orsakad av den roterande
skruvskallen eller muttern. För att brickor för hårda påkänningar inte ska
deformeras är de i härdat stål.
Andra användningsområden för brickor är som distansbricka, hålförminskning,
slityta, fjädermekanism, låsning, elektrisk isolering och vibrationsdämpning.
Brickor kan därmed vara tillverkade av olika material från gummi- och
fibermaterial till härdat stål. Utförandet kan delas in i rundbrickor, fjäder-
och låsbrickor, packnings- och isolationsbrickor samt diverse specialbrickor.
I detta kapitel behandlas rundbrickor avsedda att minska hålplantrycket.
Varje bricka ger ytterligare 2 kontaktytor och eftersom varje kontaktyta
kommer att bidra till sättning med förlust av klämkraft som följd finns det en
risk med att använda brickor. Brickor kan också påverka friktionen, beroende på
material, kontaktyta och om den snurrar med vid monteringen eller inte.
Brickor appliceras på skruven vid montering. Vid serieproduktion vill man
undvika användning av brickor eftersom det är en lös komponent som kan tappas
eller glömmas bort. Om brickor måste användas kan man föreskriva skruvar med
fast monterade, så kallade oförlorbara brickor, även kallade SEMS.
Beroende på tillverkningsmetod så måste ibland brickorna appliceras åt ett
specifikt håll, vilket ökar risken för felmontage. Det blir också ett nytt unikt
artikelnummer som både tar plats och ökar kostnaderna.
Det vanligaste och normalt bästa sättet att minska hålplantrycket är att
använda flänsskruv och flänsmutter. Flänsen fyller då samma funktion som en
bricka och man undviker extra kontaktytor.
Figur 1. Planbrickor, skruv med oförlorbar
bricka samt flänsskruv.
2 Hålplantryck och val av bricka
Anliggningsytan förändras när bricka används, Fig 2.
Figur 2. Anliggningsyta utan och med bricka.
För att beräkna hålplantrycket för ett konventionellt skruvförband delas
skruvkraften med kontaktytan mellan skruvskalle/mutter och den klämda
komponenten enligt:
Ph = Hålplantryck i
MPa F = Skruvkraft i N dw = Skruvskallens/mutterns
anliggningsdiameter dh =
Håldiameter
När bricka används kan man beräkna hålplantrycket genom att ersätta dw med brickans ytterdiameter (kontaktdiameter). Detta är dock inte
helt korrekt eftersom den kraftupptagande ytan även påverkas av brickans
tjocklek. Ytterkanten på en tunn bricka med stor diameter har inte samma
hålplantryck som dess centrala delar. Om inte annat föreskrivs bör
hålplantrycket beräknas enligt [2]:
D = dw + 2h = ytterdiameter för den kraftupptagande
arean med bricka h = Brickans tjocklek
Genom att välja en tjockare bricka kan hålplantrycket minskas, eller så kan
större kraft överföras utan att hålplantrycket ökar.
Krav på hårdhet är utmärkande för materialet i brickor.
Tabell 1 nedan listar sträckgräns och maximalt hålplantryck för olika
material. För normala skruvar med sexkantshuvud eller cylinderhuvud kan man
räkna med att hårdhet enligt tabell 2 krävs hos underlaget. Har underlaget lägre
hårdhet ska brickor med hårdhet enligt tabell 2 användas.
Tabell 1. Max tillåtna hålplantryck enligt [1].
Materialgrupp |
Material-beteckning |
Sträckgräns Rp0,2min N/mm2 |
Maximalt hålplantryck* N/mm2 |
Olegerat stål |
S235 S355, E355 |
230 335 |
280 430 |
Låglegerat stål |
Ck 45 34 CrNiMo6 38MnSi-V5 5-BY 16 MnCr 5 |
500 1000 600 850 |
630 1080 810 900 |
Sinterstål |
SINT-D30 |
370 |
450 |
Austenitiskt rostfritt stål
|
X5 CrNi18 12 X5 CrNiMo17 12 2 X5 CrNiTi 26 15 |
185 205 660 |
630 460 860 |
Gjutjärn (gråjärn och Aducerjärn med motsv.
hårdhet) |
GJL-250 GJL-260 Cr
|
- -
|
700 750
|
Gjutjärn (Segjärn och CGI med motsv.
hårdhet) |
GJS-400 GJS-500 GJS-600 |
250 320 370 |
300 450 600 |
Smidbara aluminiumlegeringar
|
AlMgSi 1 F31 AlMgSi 1 F28 AlMg4, 5Mn F27 |
250 200 110 |
260 230 230 |
Gjutna aluminiumlegeringar |
GK-AlSi9Cu3 GD-AlSi9Cu3 |
110 140 |
220** 290** |
Magnesiumlegeringar
|
GD-AZ 91(MgAl9Zn1) GK-AZ 91-T4 |
150
120 |
180
210 |
* Med vissa reservationer, se VDI 2230 ** Max värde, varierar
kraftigt med typ av värmebehandling
Tabell 2. Krav på hårdhet hos underlag respektive
brickor.
Skruv |
Skruv |
Mutter |
Mutter |
Underlag |
Brickor |
Stål |
Rostfritt |
Stål |
Rostfritt |
Hårdhet min |
Hårdhet min |
4.6 4.8 |
- |
4 |
- |
100 HB |
100 HV (=95 HB) 2) |
5.6 5.8 |
50 |
5 |
50 |
140 HB |
140 HV (=135 HB) |
6.8 |
70 |
6 |
70 |
200 HB |
200 HV (=190 HB) |
8.8 |
80 |
8 |
80 |
200 HB |
200 HV (=190 HB) |
10.9 |
100 1) |
10 |
100 1) |
300 HB |
300 HV (=285 HB) 3) |
12.9 |
|
12 |
|
350 HB |
350 HV (=330
HB) 4) |
1) Icke standardiserad hållfasthetsklass som finns på marknaden. 2)
Brickor med 140 HV används ofta i stället. 3) Brickor med 350 HV används ofta
i stället. 4) För stålbrickor anges hårdhetskravet som 35 HRC min,
medan kravet vid varmförzinkning minskar till 26 HRC
min.
3 Ytbehandling och produktklasser
Rundbrickor av stål ytbehandlas ofta för att få korrosionsbeständighet, se
Ytbehandling och korrosionsskydd. Vanligast är elektrolytisk
metallbeläggning. Vissa ytbehandlingar kan minska friktionen mot
skruven/muttern så att förspänningskraften blir större vid samma
åtdragningsmoment.
Produktklasserna är, liksom för skruvar och muttrar, en indelning i
toleransnivåer. För brickor finns dock endast produktklasserna A och C med krav
enligt:
Klass A med snäva toleranser för alla geometriska egenskaper
Klass C med vida toleranser för alla geometriska egenskaper
Då det inte framgår av standarderna om måtten och
toleranserna gäller före eller efter ytbehandling bör man utgå från att de
gäller före ytbehandling.
4 Referenser
- VDI 2230
- SMS Handbok 524
- SS 2180
Uppdaterad 2020-01-02
|