Print

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

  1. VDI 2230
  2. SMS Handbok 524
  3. SS 2180

Uppdaterad 2020-01-02

Website administered by Jan Skogsmo, RISE IVF AB, Box 104, 431 22 Mölndal.
Tel. 010-228 46 98. E-mail jan.skogsmo@ri.se