In de machinebouw en industriële aandrijftechniek vormen boutverbindingen de ruggengraat van vrijwel elke constructie. Van het bevestigen van flenzen op tandwielkasten tot het borgen van motorsteunen en het vastzetten van lagerbokken, overal worden metrische bouten toegepast. De keuze voor het juiste type, de juiste sterkteklasse en het juiste materiaal bepaalt of een verbinding jarenlang betrouwbaar functioneert of voortijdig faalt. In dit artikel bespreken we de belangrijkste keuzecriteria.
Sterkteklassen en hun toepassingsgebied
De sterkteklasse van een metrische bout wordt aangegeven met twee cijfers, gescheiden door een punt. Het eerste cijfer vermenigvuldigd met 100 geeft de nominale treksterkte in N/mm². Het tweede cijfer, vermenigvuldigd met het eerste en met 10, geeft de rekgrens aan. Een bout van klasse 8.8 heeft dus een treksterkte van 800 N/mm² en een rekgrens van 640 N/mm².
Klasse 8.8 is de meest voorkomende sterkteklasse in de machinebouw en wordt standaard toegepast bij constructieve verbindingen zoals motorbevestigingen, pompconsoles en frameconstructies. Klasse 10.9 wordt ingezet bij hogere belastingen, bijvoorbeeld bij het bevestigen van tandwielkasten op machinebedden of bij verbindingen die naast statische ook wisselende belastingen moeten opvangen. Klasse 12.9 is gereserveerd voor de zwaarste toepassingen, waar maximale voorspankracht in een minimale boutdiameter vereist is.
Materiaal en corrosiebestendigheid
Standaard metrische bouten zijn vervaardigd uit koolstofstaal en voorzien van een verzinkte of gefosfateerde oppervlaktebehandeling. Voor droge binnenomgevingen, zoals fabrieken en machinehallen, voldoet dit in de meeste gevallen. Bij toepassingen in vochtige of chemisch belaste omgevingen is een ander materiaal noodzakelijk.
Roestvast staal (RVS) A2 biedt goede corrosiebestendigheid voor de meeste industriële omgevingen. De sterkteklasse van RVS A2-bouten is doorgaans 70, wat vergelijkbaar is met koolstofstaal klasse 5.6. Voor toepassingen die zowel hoge corrosiebestendigheid als hoge sterkte vereisen, zijn RVS A4-bouten (zuurbestendig staal) de betere keuze. Houd er bij de berekening rekening mee dat de maximale voorspankracht van RVS-bouten lager ligt dan die van vergelijkbare hoogsterkte koolstofstalen bouten.
Schroefdraad en normeringen
Metrische bouten volgen de ISO-schroefdraadnormering met een fijne of standaard spoed. De standaard spoed (coarse thread) is de meest gebruikte variant en wordt toegepast in situaties waar montage- en demontagegemak belangrijk is. De fijne spoed (fine thread) biedt een hogere voorspankracht bij dezelfde boutdiameter en is beter bestand tegen losdraaien door trillingen. Dat maakt fijne spoed bijzonder geschikt voor toepassingen in aandrijfsystemen waar trillingen een constante factor zijn.
De meest voorkomende normeringen zijn DIN 931 (zeskantbout met gedeeltelijke schroefdraad) en DIN 933 (zeskantbout met volledige schroefdraad). De ISO-equivalenten zijn respectievelijk ISO 4014 en ISO 4017. Bij nieuw ontwerp is het aan te raden om de ISO-normeringen aan te houden, omdat DIN-normen in internationaal verband steeds vaker worden vervangen.
Voorspankracht en aandraaimoment
De prestatie van een boutverbinding wordt grotendeels bepaald door de voorspankracht. Een te lage voorspanning leidt tot ongewenste beweging tussen de verbonden delen, wat bij wisselende belasting snel tot vermoeiingsbreuk kan leiden. Een te hoge voorspanning brengt de bout voorbij de rekgrens, waardoor permanente vervorming optreedt en de verbinding verzwakt.
Het aandraaimoment om de gewenste voorspankracht te bereiken hangt af van de boutdiameter, de sterkteklasse, het materiaal en de wrijvingscoëfficiënt. Die laatste factor wordt sterk beïnvloed door de oppervlaktebehandeling en het gebruik van smeermiddel. Een licht geolied schroefdraad (wrijvingscoëfficiënt circa 0,12) vereist een aanzienlijk lager aandraaimoment dan een droog schroefdraad (circa 0,20) om dezelfde voorspankracht te bereiken. Gebruik bij constructieve verbindingen altijd een gekalibreerde momentsleutel en raadpleeg de aandraaimomententabel voor de betreffende sterkteklasse.
Borging tegen losdraaien
In de aandrijftechniek zijn trillingen aan de orde van de dag. Elektromotoren, tandwielkasten, pompen en compressoren genereren trillingen die een ongeborgde boutverbinding geleidelijk kunnen losmaken. Er zijn meerdere methoden om dit te voorkomen. Borgmoeren met een kunststof inleg (DIN 985) klemmen zich vast op de schroefdraad en zijn geschikt voor verbindingen die incidenteel gedemonteerd moeten worden. Nordlockringen werken via een wigeffect en bieden een zeer hoge borgwerking, ook bij zware trillingen. Chemische schroefdraadborging is een optie voor permanente of semi-permanente verbindingen.
De juiste bout voor een betrouwbare verbinding
De keuze voor de juiste metrische bout vraagt om een bewuste afweging van belasting, omgevingscondities, trillingsniveau en montage-eisen. Door vooraf de sterkteklasse, het materiaal en de borgmethode af te stemmen op de toepassing, voorkom je ongewenste stilstand en verleng je de levensduur van je machines en installaties.
