Anwenderwissen Drehmomentschlüssel E-Book

Peter Jäger

• Herausgeber: Books on Demand
• Kategorie: Wissenschaft und neue Technologien
• Sprache: Deutsch
• Veröffentlichungsjahr: 2020

Seitenzahl: 78

Beschreibung

Drehmomentschlüssel haben sich vom Werkzeug zum präzisen Messwerkzeug entwickelt und sind in der der modernen Fertigung unverzichtbar. QM-Systeme stellen Forderungen an den Einsatz und die Überwachung von Mess- und Prüfgeräten, zu denen auch Drehmomentschlüssel zu zählen sind. Dieses Buch soll den Drehmomentschlüsselnutzer ansprechen und Verständnis vermitteln und Tipps für den Einsatz des Schlüssels geben, aber auch die Hintergründe und normativen Bezüge um Drehmomentschlüssel erläutern.

Leseprobe

Begriffe, Grundlagen und normative Bezüge zum Umgang mit Drehmomentschlüsseln

Inhaltsverzeichnis

Vorwort

Definitionen

Einleitung: Messtechnik im Alltag

Physikalische Grundlagen

Drehmoment

Das Newtonmeter

Schraubverbindungen

Einflussgrößen auf Schraubverbindungen

Klassifizierung von Schrauben

Drehmoment und Reibung

Vergleich Anzug DM / DM und DW

Bedeutung von Verschraubungen

Drehmomentschlüssel – Ausführungen

Auslösende Schlüssel

Durchrutschende Drehmomentschlüssel

Abknickende Drehmomentschlüssel

Mechatronische Drehmomentschlüssel

Anzeigende Drehmomentschlüssel

Elektronische Drehmomentschlüssel

Programmierbarer elektronischer Drehmomentschlüssel

Referenzschlüssel

Umgang mit Drehmomentschlüsseln

Anwendung von Drehmomentschlüsseln

Umgang mit auslösenden Schlüsseln

Regeln zum Drehmomentschlüsseleinsatz

Fotostrecke: don’ts und do

Folgen falscher Handhabung

Normative Grundlagen

ISO DIN EN ISO 9001:2015

DIN ISO/IEC 10012:2004-03

DIN EN ISO 6789 – 1

DIN EN ISO 6789 – 2

DAkkS-DKD-R 3-7

Forderungen der DIN EN ISO 6789-2:2017

Schwankung wegen Vergleichpräzision brep

Geometrische Auswirkungen Antrieb bod

Geometrische Auswirkungen Adapter bint

Positionsänderung Kraftangriffspunkt, bl

Bemerkungen / Bewertung

Kalibrierung

Warum Kalibrierung

DAkkS

Kalibrierlaboratorium mit Akkreditierung

Profil eines Messgerätes - Wertschöpfung

Austausch eines Drehmomentschlüssels aus Kostengründen

Rückführbarkeit

Dokumentation

Messunsicherheit

Kalibrierhierarchie

Messunsicherheit – kurz erklärt

Systematische Abweichungen

Zufällige Abweichungen

Messunsicherheit oder Toleranzangabe

Kennzeichnung von Mess- und Prüfgeräten

Kalibrierintervalle

Angabe des Rekalibrierungszeitpunkts

Beginn eines Kalibrierintervalls

Unterbrechung der Nutzung

Allgemeines zu Kalibrierungen und Kalibrierintervallen

Einplanung / Abgabe zur Kalibrierung

Vorgaben für das Kalibrierlabor

Checkliste Kalibrierung

Werks- oder DAkkS-Kalibrierung

Ergebnisse einer Kalibrierung

Nach der Kalibrierung

Kalibrierschein

Intervallangabe in einem Kalibrierschein

Die Konformitätsaussage

Entscheidungsregel – was steckt dahinter?

Muss ein Schlüssel „konform“ sein?

Drehmomentschrauber

Literaturverzeichnis

Vorwort

Dieses Buch soll konzentrierte Informationen zum Thema Drehmomentschlüssel geben.

Drehmomentschlüssel haben eine rasante Entwicklung vom einfachen Werkzeug zum präzisen Messwerkzeug erfahren. Dies ist der fortgeschrittenen Technisierung, den immer besseren Fertigungsmethoden und Optimierungsprozessen geschuldet. Konnte man ein Kraftfahrzeug in den 70er Jahren noch mit einem Satz Schraubenschlüssel reparieren, wäre ein solcher „Eingriff“ heute ein eklatantes Sicherheitsrisiko und wahrscheinlich auch das technische Ende z.B. eines Motors. Auch aus dem medizinischen Bereich sind Drehmomentschlüssel nicht mehr wegzudenken. Zahnimplantate z.B. werden punktgenau mit kleinsten Drehmomenten präzise platziert und befestigt.

Camlog-Dental-Drehmomentschlüssel für 0–30 N cm

Von © Raimond Spekking / CC BY-SA 4.0 (via Wikimedia Commons), CC BY-SA 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=81060121

Zusammen mit der allgemeinen Entwicklung der Messtechnik haben sich auch um Drehmomentschlüssel diverse Normen und Vorgaben entwickelt, die in diesem Buch kompakt aufgezeigt und erläutert werden. Es soll die wichtigsten Normen und die Bezugsstellen führen, ohne dass der Leser sich diese Normen beschaffen, lesen und ganzheitlich verstehen muss.

Die Idee zu diesem Buch entstand aus zahllosen Anfragen – telefonisch, persönlich oder per E-Mail über viele Jahre von Menschen, die sich mit dem Thema konfrontiert sahen und Unterstützung suchten.

Leider ist zu beobachten, dass die Normen- und Vorschriftenlandschaft – von Experten durchdacht und entwickelt – häufig nicht oder nur wenig zu den Menschen transportiert wird, die die normativen Vorgaben umsetzen sollen. Zur Thematik Drehmomentschlüssel soll dieses Buch ein Einstieg sein und den Nutzer mit Grundwissen versorgen und als Nachschlagewerk und Fundstellenverzeichnis dienen.

Definitionen

Alle allgemeinen Definitionen sind entnommen aus:

Burghart Brinkmann Internationales Wörterbuch der Metrologie Grundlegende und allgemeine Begriffe und zugeordnete Benennungen (VIM) Deutsch-englische Fassung ISO/IEC-Leitfaden 99:2007 Korrigierte Fassung 2012

Dieses Werk ist in diesem Buch Referenz für alle metrologischen Begriffe.

Einleitung: Messtechnik im Alltag

Sicherung der Produktqualität ist für jedes Unternehmen von immer größerer Bedeutung, besonders im Hinblick auf die Notwendigkeit, seine wirtschaftliche Stellung auf dem Markt zu halten oder zu festigen.

Hohe Qualitätsanforderungen an ein Produkt bedeuten heutzutage zwingend, dass ein angemessenes Qualitätsmanagementsystem vorhanden sein muss (Stichwort “Produkthaftung”).

Diese Erkenntnisse sind nicht neu –die moderne Technologie und die Möglichkeiten sowohl in der mechanischen Fertigung als auch die Möglichkeiten der elektronischen Messdatenerfassung und – verwertung haben frühere Fertigungsverfahren abgelöst. Ein „passt schon“ oder einen „Daumenwert“ gibt es nicht mehr.

Der Zwang zu wirtschaftlichem Handeln und die moderne Fertigungstechnologie führen dazu, Abläufe zu prozessualisieren.

In Bezug auf die Kernfaktoren unterscheiden sich Geschäftsprozesse und technische oder Fertigungsprozesse kaum. Um Unschärfen zu reduzieren, soll festgestellt werden, dass sich die weiteren Betrachtungen und Ausführungen in Abgrenzung zu Dienstleistungen ausschließlich auf technische Prozesse beziehen.

Physikalische Grundlagen

Drehmoment

Das Drehmoment (auch Kraftmoment, von lateinisch momentum Bewegungskraft) beschreibt die Drehwirkung einer Kraft auf einen Körper.

Drehmoment ist eine physikalische Größe in der klassischen Mechanik und entspricht der Kraft für geradlinige Bewegungen – jedoch für Drehbewegungen. Ein Drehmoment kann die Rotation eines Körpers beschleunigen und den Körper verbiegen (Biegemoment) oder verwinden (Torsionsmoment).

In Antriebswellen bestimmt das Drehmoment zusammen mit der Drehzahl die übertragene Leistung – eine entscheidende Größe zur Bewertung der Leistungsfähigkeit z.B. eines Kraftfahrzeugs. Die international verwendete Maßeinheit für das Drehmoment ist das Newtonmeter.

Wirkt eine Kraft rechtwinklig auf einen Hebelarm, so ergibt sich der Betrag M des Drehmoments, in dem die Kraft F mit der Länge des Hebels multipliziert:

Was mit dieser Formel einfach ausgedrückt wird, kann in der Praxis nur unter Berücksichtigung zahlreicher Einflüsse umgesetzt werden.

In der Praxis – z.B. bei der Nutzung eines Drehmomentschlüssels – wirkt die Kraft in der Regel nicht rechtwinklig auf den Hebelarm. Die Krafteinleitung kann in der theoretischen Betrachtung in ein Kräfte Parallelogramm eingezeichnet werden. Man spricht von einem Kräftepaar. Umgekehrt lässt sich in der Statik auch jedes Drehmoment durch ein Kräftepaar beschreiben

Von Pietz - Eigenes Werk, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=10621446

Das Newtonmeter

Das Newtonmeter (Newton x Meter) ist

die Einheit für die vektorielle Größe Drehmoment und

für die skalaren Größen (mechanische) Energie und Arbeit.

In z.B. Word kann „N ∙ m“ durch die Eingabe von „N dann alt + 0183 dann m“ eingegeben werden.

Einheitenname

Newtonmeter

Einheitenzeichen

Physikalische Größe(n)

Drehmoment, mechanische Arbeit

Formelzeichen

Dimension

System

Internationales Einheitensystem

In SI-Einheiten

Abgeleitet von

Newton, Meter

Schraubverbindungen

Eine Schraubverbindung ist eine lösbare Verbindung von zwei oder mehreren Teilen durch eine oder mehrere Schrauben.

Schraubverbindungen sind die einzige kommerziell genutzte Verbindungstechnik, die wieder gelöst werden können. Alle anderen Techniken – wie schweißen, löten, nieten, kleben und andere sind ohne Zerstörung ohne Aufwand nicht zu lösen.

Eine Schraubverbindung kann gedanklich nachvollzogen werden, wenn man sich die Komponenten zwischen Schraubenkopf und Mutter als Zugfeder vorstellt. Alle Komponenten, die dazwischen sind – Scheiben, Bleche, aber auch Verlustkomponenten wie Schmutz, Rost, unsauberer Gewindeverlauf – sollen durch diese Feder zusammengezogen / zusammengehalten werden.

Genau diese Bauteile wirken aber der Feder entgegen und können aus Sicht dieser Komponenten als Druckfeder angenommen werden.

Durch das Anziehen der Schraubverbindung wird die Schraube über den Bereich der Bauteile gedehnt

Diese Kraft wird als Vorspannkraft bezeichnet. Vorspannkraft entsteht demnach durch die innere Spannung der Bauteile.

mit

F :

Vorspannkraft in N (im elastischen Bereich)

Δ l :

Längenänderung in mm

E :

Elastizitätsmodul ( Stahl ca. 210.000N/mm2)

As :

Spannungsquerschnitt in mm2

Die VDI 2230 Blatt 1 schreibt daher vor: „Schrauben müssen so bemessen sein, dass sie den auftretenden Betriebskräften standhalten und die Funktion der entstandenen Verbindung erfüllt werden kann.“

Mit der Streckgrenze - auch Dehngrenze genannt - wird angegeben, wie weit eine Schraube gedehnt werden kann:

Als Beispiel zur Darstellung der Vorgänge soll eine billige Feder dienen:

Wird diese im vorgesehenen Betriebsbereich gedehnt, geht sie, nachdem mit der Dehnung aufgehört wird, wieder in ihre Ausgangsform zurück. Wird diese Feder zu weit gedehnt, verliert sie ihre ursprüngliche Form; der gewickelte Draht streckt sich oder reißt ab. Ganz ähnlich verhält sich Stahl.

Die Streckgrenze ist ab dem Punkt erreicht, wo das Metall sich nach seiner Dehnung noch in die Ursprungsform zurück formt. Ist dieses nicht mehr der Fall, wurde die Grenze überschritten, die Schraube darf nicht mehr verwendet werden.

Einflussgrößen auf Schraubverbindungen Eine Schraubverbindung hat verschiedenste Einflüsse, die für eine feste Verbindung berücksichtigt werden müssen:

Auftretende Betriebskräfte

Axialkräfte

Querkräfte

Biegemomente

Torsionskräfte

Lastwechsel

Auch (um) die Schraube selbst werden wesentliche Einflussgrößen eingebracht:

Festigkeitsklasse

Reibung

Das Setzverhalten

Die Anziehmethode

Größe

Geometrie der Schraube.

Das Festziehen einer Schraubverbindung ist ein komplexer Vorgang: Das Festziehen einer Schraube mit dem Nenndrehmoment ist noch keine Garantie für eine korrekte Verschraubung über eine möglichst unbegrenzte Zeitspannet. Die Kraft, die die beiden Teile zusammenhält, ist die Vorspannkraft innerhalb der Verbindung. Die Vorspannkraft dehnt die Schraube und ist die Kraft, die ein Lösen der Verbindung verhindert.

Die eigentliche Zielgröße Vorspannkraft kann bei der Montage derzeit nicht gemessen werden! Dies ist nur im Einzelfall (Labor, Versuch) möglich.

Klassifizierung von Schrauben

Schrauben unterliegen einer Klassifizierung.

Man findet

1. Zahl:

Diese Stelle steht für 1/100 der Mindestzugfestigkeit

2. Zahl:

Diese Stelle steht für das Verhältnis der Werkstoffstreckgrenze zur Zugfestigkeit

Beispiel:

Eine Schraube ist gekennzeichnet mit 8.8

die Multiplikation beider Zahlen ergibt 1/10 der nominalen Mindeststreckgrenze bei 0,2 % Dehngrenze

Drehmoment und Reibung

Beim Verschraubungsvorgang gibt es immer Reibungseinflüsse. Diese sind unvermeidbar, müssen aber erkannt und beherrschbar sein.

Gründe für Reibung (u.a.)

Produktionstoleranzen (Oberfläche, Geometrie)

Rauigkeit und Fremdstoffpartikel (z.B. Rost)

Schmierzustand: trocken, geölt oder gefettet

Werkstoffpaarung und Oberflächenzustand

Molekulare Adhäsion und Temperatureinfluss

Beschichtung

Vergleich Anzug DM / DM und DW

Anzug nur mit Drehmoment:

+ Einfache Handhabung

+ Weites Drehmomentschlüsselangebot

- Starker Reibungseinfluss