Terug naar overzicht

De bout mag nooit de zwakste schakel zijn

Tandwielkasten van Apex Dynamics zijn erop gebouwd dat ze jarenlange zwaar belast kunnen worden. Maar als we het hebben over betrouwbaarheid is er ook een onderdeel dat snel vergeten wordt, de bouten waarmee de tandwielkast aan de machine bevestigd is. We krijgen van klanten regelmatig de vraag welke bouten ze moeten gebruiken, en daarom hebben we dit artikel geschreven. We leggen uit wat de sterkteklasse van een bout precies betekent, wat er gebeurt als je deze tot de limiet belast en waarom Apex Dynamics adviseert om bouten met een sterkteklasse van 12.9 te gebruiken.

Wat zegt de sterkteklasse over een bout?

De sterkteklasse van een bout geeft aan hoeveel kracht een bout kan weerstaan voor deze permanent vervormt of faalt. Deze klassificatie is internationaal gestandaardiseerd onder ISO 898-1 en aangegeven op de kop van een bout met twee cijfers met een punt ertussen.

Het eerste getal, maal 100, geeft de minimale treksterkte aan in N/mm², de maximale trekkracht die een bout kan weerstaan voordat hij breekt. De vloeigrens, het punt waarop de bout blijvend begint te vervormen, wordt berekend door het eerste cijfer met het tweede te vermenigvuldigen en vervolgens keer 10. Vanaf de vloeigrens komt de bout na het wegnemen van de belasting niet meer terug tot zijn oorspronkelijke vorm.

Een bout met sterkteklasse 4.8 heeft bijvoorbeeld een minimum treksterkte van 400 N/mm² en een vloeigrens van 320 N/mm². Bouten van deze sterkteklasse worden vooral gebruikt voor licht belaste, niet-kritische verbindingen. Sterkteklasse 8.8 heeft dan dus een treksterkte van 800 N/mm² en een vloeigrens van 640 N/mm² en wordt dus veel gebruikt in de algemene bouw, zware machinebouw en draagconstructies. Klasse 10.0 gaat tot 1.000 N/mm² treksterkte en een vloeigrens van 900 treksterkte voor gebruik bij zwaar belaste verbindingen, voertuigen en motoren. De sterkste van de reeks, een bout met sterkteklasse 12.0, heeft een treksterkte van 1.200 N/mm² en een vloeigrens van 1.080 N/mm² en wordt toegepast bij kritieke, zeer zwaar belaste constructies. De 12.9 bout is dus drie keer zo sterk als een 4.8 bout.

Wat er gebeurt als je een bout blijft aandraaien: spanning-rekdiagram

Om te begrijpen wat er gebeurt als een bout meer en meer belast wordt gebruiken we een spannings-rekdiagram. Dit diagram laat zien hoe het materiaal reageert als de kracht groter wordt en door vier afzonderlijke fases gaat.

Elastisch gedrag – fase A

In de eerste fase van de belasting vertoont de bout elastisch gedrag. Dit betekent dat het materiaal tijdelijk vervormt zolang er een kracht op wordt uitgeoefend. Zodra de belasting wordt weggenomen, keert de bout terug naar zijn oorspronkelijke vorm en lengte. De vervorming is in deze fase dus nog niet blijvend. Het hoogste punt aan het einde van deze fase, tussen A en B, wordt de vloeigrens genoemd. Tot aan dit punt gedraagt het materiaal zich voornamelijk elastisch.

Plastisch gedrag – vloeien – fase B

Wanneer de belasting iets verder wordt verhoogd en de elasticiteitsgrens wordt overschreden, begint het materiaal te vloeien. Vanaf dit moment ontstaat er plastische vervorming. Dit betekent dat de bout na het wegnemen van de belasting niet meer volledig terugkeert naar zijn oorspronkelijke vorm.

In deze fase wordt onderscheid gemaakt tussen de bovenste en onderste vloeigrens. Het hoogste punt is de bovenste vloeigrens en het laagste punt de onderste vloeigrens.

Plastisch gedrag – versteviging – fase C

Na de vloeigrens wordt de belasting verder verhoogd. De bout blijft hierdoor plastisch vervormen, maar het materiaal gaat zich tegelijkertijd verstevigen. Dit betekent dat er steeds meer kracht nodig is om verdere vervorming te veroorzaken. De spanning in het materiaal neemt hierdoor opnieuw toe.

Het hoogste punt van deze fase, tussen C en D, is de maximale treksterkte. Voor een bout is dit een belangrijk gegeven, omdat de treksterkte aangeeft hoeveel trekkracht de bout maximaal kan verdragen voordat het materiaal verder begint te verzwakken.

Plastisch gedrag – insnoering en breuk – fase D

Na het bereiken van de maximale treksterkte begint de laatste fase van het plastische gedrag. Op één bepaalde plaats in de bout wordt het materiaal plaatselijk dunner. Dit verschijnsel wordt insnoering genoemd. Doordat de doorsnede op deze plaats steeds kleiner wordt, kan het materiaal uiteindelijk steeds minder kracht opnemen.

Wanneer de belasting wordt aangehouden, zal de bout op de plaats van de insnoering steeds verder uitrekken. Uiteindelijk wordt de insnoering zo sterk dat het materiaal breekt. Het punt waarop dit gebeurt, noemen we het breekpunt of de breukspanning.

Van 4.8 tot 12.9, waar worden deze klassen gebruikt?

Sterkteklasse 4.8 wordt in Europe vrijwel nergens gebruikt, maar zie je nog regelmatig in producten uit landen zoals China en India. Klasse 8.8 wordt nog steeds veel gebruikt, bijvoorbeeld in de bouw om zware stalen profielen met elkaar te verbinden. In de machinebouw worden nu vooral de klasses 10.9 en 12.9 gebruikt.

Waarom Apex Dynamics kies sterkteklasse 12.9 bouten

Apex Dynamics levert standard de motor bouten mee met haar tandwielkasten. Deze bouten, maar ook de bouten die gebruikt worden in de tandwielkast zelf zijn sterkteklasse 12.9. Dit is een bewuste keuze, als je producten maakt die horen bij de sterkste en meest betrouwbare producten op de markt dan is het logisch om ook voor de bevestiging de sterkste componenten te gebruiken.

Daar komt dus ook ons advies vandaan om sterkteklasse 12.9 bouten te gebruiken voor de montage van de tandwielkast op de machine. Dit maakt de hele verbinding geschikt voor zware belasting en dit past optimaal bij de prestaties van de tandwielkast.

Het verschil is nauwelijks zichtbaar met het blote oog. Op bijgaande foto zie je een tandwielkast van Apex Dynamics waarbij bouten van sterkteklasse 4.8 zijn gebruikt, dit staat op de boutkop, en duidelijk anders dan de 12.9 bouten die Apex Dynamics standaard toepast en meelevert met haar tandwielkasten (zie de zwarte boutjes).

Een verbinding is nooit sterker dan de zwakste schakel in de keten. Apex Dynamics kiest consequent voor sterkteklasse 12.9 voor zowel in de tandwielkast als voor de meegeleverde montagebouten. Dit draagt bij aan de veiligheid, betrouwbaarheid en levensduur van de machine.

Heb je vragen of wil je een persoonlijk advies van een van onze specialisten? Neem dan contact op met sales@apexdyna.nl of bel +31 (0)492 509 995 en je krijgt op werkdagen altijd binnen 24 uur antwoord.