Bouten worden veel gebruikt voor het assembleren en verbinden van verschillende mechanische onderdelen. Wat maakt een sterke verbinding zonder het gebruik van lassen of hitte? Als bouten verkeerd worden gebruikt, kunnen ze breken of beschadigd raken. Daarom is het handig om de vloeigrens van bouten te kennen. Veel mensen weten echter niet hoe ze de vloeigrens van bouten moeten berekenen.
Onthoud dat de vloeigrens van een bout de maximale spanning is die een bout kan weerstaan. Boven deze grens zal de bout vervormen of zelfs breken, wat leidt tot breuk van de verbonden onderdelen. Zodra je de vloeigrens van een bout kent, kun je deze gebruiken om ervoor te zorgen dat de bout correct wordt gebruikt. In dit artikel leg ik uit hoe je de vloeigrens van een bout berekent. Laten we aan de slag gaan.
Wat is de vloeigrens van bouten en waarom is dat belangrijk?
Voordat we ingaan op de berekeningen, moeten we eerst de basisprincipes van de vloeigrens van bouten begrijpen.
De vloeigrens van een bout geeft de maximale spanning aan die een bout kan weerstaan. Als dit niveau wordt overschreden, kan de bout vervormen en uiteindelijk breken. Bouten moeten binnen hun vloeigrens worden gebruikt. Zo wordt voorkomen dat de bout onder hoge druk komt te staan of uitrekt, waardoor de verbinding zou kunnen breken. Elke maat bout heeft een ander niveau van vloeigrens.
Zoals ik al eerder zei, zijn er verschillende soorten bouten verkrijgbaar met verschillende kwaliteiten. Voorbeelden zijn Grade 8.8 of Grade 10.9, enzovoort. Elk van deze bouten heeft een andere kwaliteit en vloeigrens. Over het algemeen heeft kwaliteit 8.8 een lagere vloeigrens dan kwaliteit 10.9. De keuze van deze boutkwaliteiten hangt af van uw gebruik en toepassingen.
Met de juiste boutkwaliteiten krijg je verbindingen tussen twee onderdelen die jarenlang meegaan. Stel dat je een zeer strakke verbinding nodig hebt zonder speling. In dat geval gebruik je een bout van een hogere kwaliteit, omdat die bestand is tegen een hogere spanning. Je kunt de bout met meer kracht vastdraaien. Ondanks de hoge spanning zal de bout niet uitrekken of vervormen en op zijn plaats blijven zitten.
De bout wordt meestal aangetrokken tot ongeveer 70% van zijn vloeigrens. Dit zorgt voor een sterke verbinding tussen de twee onderdelen en een veilige bevestiging. Bovendien kun je de bout indien nodig gemakkelijk verwijderen zonder hem te overbelasten of te vast te klemmen. 70% van de vloeigrens zorgt er ook voor dat de bout de spanning niet overschrijdt en permanent vervormt of breekt.
Het belang van de bouttreksterkte
Inzicht in de vloeigrens van bouten is erg belangrijk voor verbindingen tussen twee mechanische onderdelen. Als je de vloeigrens van een bout niet kent, is de kans groot dat je de bout verkeerd gebruikt. Hier zijn enkele belangrijke redenen waarom de vloeigrens van bouten belangrijk is:
- Bij het verbinden van twee onderdelen heb je bouten van verschillende maten nodig. Als je een zeer stevige verbinding nodig hebt, gebruik je een bout met een hogere vloeigrens. Op die manier is de bout bestand tegen hogere belastingen en blijven de delen aan elkaar vastzitten.
- Zoals ik hierboven al zei, hebben verschillende boutkwaliteiten verschillende vloeigrenzen. Het selecteren van deze boutkwaliteiten kan dus verwarrend zijn als je de vloeigrens van de bout niet begrijpt. Zodra je de vloeigrens van de bout begrijpt, kun je de juiste boutkwaliteit voor jouw toepassing kiezen.
- Je zult defecten zien in structurele onderdelen als gevolg van onjuiste bouten. Wanneer dergelijke bouten onder hoge spanning komen te staan, rekken ze uit. Als gevolg daarvan komt de verbinding tussen onderdelen los te zitten, waardoor ze falen. Als je weet wat de sterkte van de bout is, kies je de juiste bout. Deze bout blijft stabiel en voorkomt dat onderdelen bezwijken.
Hoe bereken je de vloeigrens van bouten?
Het berekenen van de vloeigrens van bouten is eenvoudig als je de formule kent. Voor het berekenen heb je eigenlijk drie belangrijke parameters, die als volgt zijn:
- Spanning bij het vloeipunt.
- Dwarsdoorsnede
Hier is de exacte formule die je gebruikt om de vloeigrens van de bout te vinden.
Opbrengststerkte van bout = spanning op het vloeipunt × effectieve dwarsdoorsnede
F(y) = A (t) × S (y)
F (y) is de vloeikracht - een spanning die het materiaal kan weerstaan. Boven deze grens zal de bout blijvend vervormen of breken. A (t) is het effectieve gebied waar de bout onder trekspanning staat. Zoals je weet, heeft elk materiaal zijn unieke vloeigrens, die wordt weergegeven door S (y).
Laten we uitgaan van een geval waarin je een bout van kwaliteit 10.9 hebt. De boutmaat is in dit geval M12. Deze twee parameters helpen ons om de vloeigrens van het materiaal en de dwarsdoorsnede te begrijpen. Voor een kwaliteit 10.9 bout met maat M12:
Opbrengststerkte = 940 MPa
Trekspanningsoppervlak = 84,3 mm²
Je kunt de exacte vloeikracht vinden door de waarden in de bovenstaande formule te stoppen:
F(y) = 84,3 × 940 = =79.242 N
Deze 79.242 N is de maximale vloeikracht of kracht die deze bout kan weerstaan. Als de kracht deze limiet overschrijdt, kan de bout vervormen of breken. Onthoud dat je 70-80% van deze kracht moet gebruiken bij het aandraaien van de bout. Dit is de veiligste limiet waarbij de bout voldoende wordt vastgedraaid om de mechanische onderdelen bij elkaar te houden. Onder deze spanning kun je de bout ook verwijderen.
Metrisch vs. Imperiaal: Welke invloed hebben ze op de berekening van de bouttreksterkte?
Het metrieke stelsel en het imperiale stelsel zijn twee verschillende eenhedenstelsels. Ze worden in verschillende delen van de wereld gebruikt. Het imperiale stelsel wordt bijvoorbeeld meestal gebruikt in de Verenigde Staten en Canada. Aan de andere kant wordt in andere delen van de wereld, waaronder Europa, de voorkeur gegeven aan het metrieke stelsel. Landen die het imperiale stelsel gebruiken, volgen de SAE- of ASTM-normen.
Metrische systemen daarentegen zijn gebaseerd op ISO-normen. De formule om de vloeigrens van de bout te berekenen blijft echter dezelfde voor beide eenhedenstelsels, en is als volgt:
F(y) = A (t) × S (y)
De waarde of parameters worden echter in verschillende eenheden geschreven. In metrische systemen;
Trekspanningsoppervlak = mm²
Rekgrens S (y) = MPa
Kracht = Newton (N)
Aan de andere kant zijn de eenheden in het imperiale stelsel anders:
Trekspanning gebied = in²
Opbrengststerkte S (y) = Psi
Kracht = pondkracht (lbf)
Ondanks dat je dezelfde formules gebruikt, krijg je verschillende resultaten omdat je verschillende eenheden gebruikt. Deze eenheden of waarden zijn echter uitwisselbaar.
Hoe weet ik het dwarsdoorsnedegebied aan de hand van de boutgrootte?
Zoals ik hierboven al zei, is het kennen van de dwarsdoorsnede belangrijk voor het berekenen van de vloeigrens van de bout. Elke boutmaat heeft echter een andere dwarsdoorsnede, wat verwarrend kan zijn. Hieronder staat de exacte formule die je kunt gebruiken om de dwarsdoorsnede te vinden:
A = (π ÷ 4) × d²
Het kan echter lastig zijn om deze formule te gebruiken om de dwarsdoorsnede (trekspanningsoppervlak) te vinden. Sommige ISO/SAE-tabellen geven exacte doorsnedes voor verschillende boutmaten. Deze omvatten M6, M10, M12, enzovoort. Hierdoor hoef je niet elke keer de doorsnede te berekenen. In plaats daarvan kun je de tabel raadplegen en de exacte oppervlakte voor verschillende boutmaten opvragen.
Hier is de tabel voor het vinden van de dwarsdoorsnede:
| Boutgrootte | Trekspanningsoppervlak (Aₜ) |
| M6 | 20,1 mm² |
| M7 | 28,9 mm² |
| M8 | 36,6 mm² |
| M10 | 58,0 mm² |
| M12 | 84,3 mm² |
| M14 | 115 mm² |
| M16 | 157 mm² |
Opbrengststerkte van gangbare soorten bouten
Verschillende boutkwaliteiten verschillen in hun materiaalsamenstelling. Een bout met een hogere kwaliteit heeft een hogere vloeigrens en omgekeerd. Onthoud dat boutkwaliteit en boutmaat twee verschillende parameters zijn. Boutkwaliteiten hebben alleen betrekking op de sterkte en de samenstelling van de bout.
Anderzijds verwijst boutgrootte naar de grootte en afmetingen. Twee bouten met dezelfde kwaliteit maar verschillende boutafmetingen zullen verschillende vloeigrenzen hebben. Hier is een tabel met verschillende boutkwaliteiten en hun vloeigrens. Deze kwaliteiten zijn opgenomen in ISO-normen en worden niet als vast beschouwd, omdat ze kunnen veranderen bij verschillende boutmaten:
| Boutkwaliteit | Opbrengststerkte (MPa) |
| 4.6 | 240 MPa |
| 5.8 | 400 MPa |
| 8.8 | 640 MPa |
| 10.9 | 940 MPa |
| 12.9 | 1100 MPa |
Zoals eerder vermeld, volgt het imperiale eenhedenstelsel de SAE-normen in plaats van de ISO-normen. Volgens de SAE-normen worden boutkwaliteiten weergegeven als graad 2, 5 en 8. Hieronder staat de tabel met de vloeigrens van deze kwaliteiten:
| Boutkwaliteit | Opbrengststerkte (Psi) |
| Rang 2 | 57.000 psi |
| Rang 5 | 92.000 psi |
| Rang 8 | 130.000 psi |
Veel Gestelde Vragen
Wat is de sterkte van een Grade 8.8 bout?
Bouten van Grade 8.8 worden als sterker beschouwd, met uitstekende trek- en vloeisterkten. De exacte waarden van trek en vloeigrens zijn respectievelijk 830 MPa en 640 MPa.
Wat is het verschil tussen rekgrens en treksterkte?
Rekgrens en treksterkte zijn twee verschillende parameters. De vloeigrens geeft het spanningsniveau aan waarboven materialen beginnen te vervormen. Treksterkte is het punt (spanningsniveau) waarbij een materiaal of bout breekt en beschadigd raakt.
Kan een bout boven zijn vloeigrens worden gebruikt?
Nee. Een bout kan niet worden gebruikt boven zijn vloeigrens. Als dit wel gebeurt, zal de bout vervormen en uitrekken, wat resulteert in een losse verbinding. Hierdoor zullen de structurele of mechanische onderdelen die met de bout verbonden zijn uiteindelijk defect raken.
Wat is de veiligste belasting voor een grendel?
De veiligste belasting voor de bout is ongeveer 70-75% van zijn totale vloeigrens. Bij deze kracht of spanning houdt de bout de onderdelen stevig vast. Bovendien blijft hij langer duurzaam en is het verwijderen van de bout ook gemakkelijker bij deze optimale kracht of belasting.
Conclusie
Laten we concluderen: bouten zijn belangrijke bevestigingsmiddelen om twee componenten aan elkaar te bevestigen. Elke bout heeft echter zijn eigen specifieke vloeigrens. Als de bout boven zijn limiet wordt gebruikt, zal hij gaan vervormen. Zodra de bout vervormt, rekt hij uit en komt hij los te zitten. Als gevolg daarvan zullen de prestaties afnemen en zal de bout structurele onderdelen niet meer bij elkaar houden.
Het is belangrijk om te weten dat je de rekgrens van de bouten moet kennen voordat je ze gebruikt. Dit is nog belangrijker als de samengevoegde onderdelen kwetsbaar zijn. De reden hiervoor is dat als de bout zijn vloeigrens overschrijdt, hij zal vervormen en breken, waardoor de verbinding zal falen. Als gevolg daarvan zullen samengevoegde onderdelen uit elkaar vallen en uiteindelijk breken. In dit artikel heb ik alles besproken over de berekening van de vloeigrens.