…
Play

Åtdragningsmoment kontra klämkraft –
och dessa faktorers betydelse för skruvförbands hållfasthet och vibrationsbeständighet

För applikationer i ”tung utrustning” har konstruktörerna fokuserat på ett stabilt och likformigt sammanhållet förband för att få långvarig hållbarhet och god vibrationsbeständighet. Samtidigt har åtdragningsmomentet länge varit den standard som tillämpats för att kvantifiera sammanhållningsförmågan, och kanske också den övergripande hållfastheten, i ett förband. Detta konventionella tänkande utgår från övertygelsen att ju större åtdragningsmoment som används för att dra åt ett skruvförband, desto säkrare och vibrationsbeständigare förband. Det visar sig, som så ofta med konventionella övertygelser, att tanken att högre åtdragningsmoment ger ett säkrare och hållbarare förband är fel.

Åtdragningsmoment – en förklaring

Åtdragningsmoment, i samband med skruvförband, är det vridmoment som krävs för att montera en skruv i en godsgänga. Den grundläggande formeln för att beräkna åtdragningsmoment lyder:

Mv = FF (P + dm x µg + 0,5 x Da x µa) där

  • Mv = åtdragningsmoment (Nm)
  • FF = förspänningskraft (N)
  • P = stigning (mm)
  • dm = skruvens medeldiameter (mm)
  • µg = friktion i gängan
  • µa = anliggningsfriktion
  • Da = Anliggningsdiameter (mm)

Problemet med denna ekvation är att friktionerna är svåra att bedöma eller mäta, eftersom de påverkas av många variabler som t ex material, ytfinhet, smörjtillstånd, renhet, luftfuktighet mm.

En viktig faktor i ekvationen är dragspänningen, vilken skapas av förlängningen i skruven i samband med åtdragningen. Dragspänningen kan definieras som den förspänningskraft som uppstår i skruvförbandet när fästelementen dras ihop. Viktigt i sammanhanget är att förspänningskraften inte har någon direkt koppling till åtdragningsmomentet. I bästa fall är åtdragningsmomentet ett indirekt mått på förspänningskraften i skruven.

Förspänningskraft – det verkliga måttet på ett skruvförbands hållfasthet

Förspänningskraften, den belastning som utövas på skruvförbandet i form av dragkraften i fästelementen, har i princip ingen koppling till åtdragningsmomentet. Pågående studier (med Skidmore Wilhelm testutrustning) visar tydligt att även när åtdragningsmomentet hos flera skruvförband är exakt detsamma kan förspänningskraften i dessa förband variera med > 30 % (diagram 1). Som jämförelse uppvisar en HuckBolt®-låsbult en variation på < 5 %. Detta är en viktig aspekt med tanke på att förspänningskraften är den kritiska faktorn för ett skruvförbands hållfasthet och hållbarhet.

Företag Ort Kontaktperson Hemsida
3M Svenska AB Sollentuna Lennart Runersjö 3M.se
4light AB Kista Tezha Mohajeri 4light.se
AB Blinkfyrar Staffanstorp Jonas Forsvall blinkfyrar.se
A-L Väg & Vakt AB Hallstahammar Ann-Louise Karlsson alvagvakt.nu
Aptum AB Umeå Gustav Nord aptum.se
Aleso Utbildning AB Göteborg Amir Rekic aleso.se
ATA Hill & Smith AB Sollentuna Thomas Wuopio ata.se
Berlex AB Kungälv Thomas Bergendahl berlex.se
Dala Mark & Vägutbildning AB Borlänge Leif Karlsson dalamark-vagutbildning.se
Edur Performance Kungsängen Roger Cederström eduperformance.se
Ekologg o Görans Bygg AB Örsundsbro Elisabeth Andersson gbos.se
EMV Utbildning AB Blentarp Fredric Larsson emvutbildning.se
Entreprenadakademin Alingsås Jenny Eberlén entreprenadakademin.se
E-Trafik i Sverige AB Bromma Anders Nordstrand e-trafik.se
Gunnar Prefab AB Rättvik Anna Mårten gunnarprefab.se
HM Maskin AB Vaggeryd Jan Holmkvist hmmaskin.se
Innovia AB Götene Bengt Ståhl innoviasweden.se
Kattegattgymnasiet Halmstad Claus Sevandersson
Kretslopp och vatten Göteborg Angered Johan Hultén
Kunskapslagret i Sverige AB Umeå Fredrik Sörvåg kunskapslagret.se
Leif Eriksson Gemla Leif Eriksson
LL Projektkonsult Örsundsbro Lennart Lindahl llprojektkonsult.se
Meag Ta Öst AB Huddinge Michael Ohlsson
ME-skolan AB Stockholm Agneta Rainsson meskolan.se
MLI Konsult AB Ringarum Mikael Lindblad
MUEK AB Lycksele Mathias Munther muek.com
NCC Sverige AB Frösön Susanne Homanen ncc.se/viasafe
Negendanck EDUC AB Kålmården Ulf Negendanck negendanck.se
Nya Svensk Uppdragsutbildning Hässleholm Per Kreutz svenskuppdragsutbildning.se
Nytorp Entreprenad AB Arbrå Johan Hall nytorpcentrum.se
PEAB Anläggning AB Göteborg Christer Andersson peab.se
PGs Signalvakter Norden AB Örebro Jan Olofsson signalvakt.se
PPV AB Kållered Bo Ljungström ppv.se
Plasticprodukter Proni AB Torekov Peter Allard farthinder.net
ProVia Entreprenad AB Karlstad Mattias Edvardsson proviaentreprenad.se
Ramuddenbolagen AB Sundsvall Sten Bramwall ramudden.se
Reflex & Folie AB Norsborg Magnus Nyberg reflexfolie.se
RSSE Road Side Safety Engineering AB Danderyd Lennart Wahlund rsse.se
Saferoad Traffic AB Köping Jörn Jönsson saferoadtraffic.se
Safety Solutions Jonsereds AB Frösön Hanna Sunnerheim jonsereds.com
Safe X Systems AB Falun Lars Söderström safexsystem.se
SEKO Service och Kommunikationsfacket Stockholm Björn-Inge Björnberg seko.se
Skanska Sverige AB Stockholm Fredrik Leidö skanska.se
Skyltar & Märken AB Huddinge Niklas Hultgren skyltar.se
SS Education AB Forserum Gösta Alexandersson Mail
StaCon Eksjö Stig Andersson stacon.se
Svartöns Infrakonsult AB Luleå Gunnar Vikström svartons-infrakonsult.se
Svensk Vägkompetens AB Varberg Lennart Andersson svenskvagkompetens.se
Svevia AB Solna Pär-Olof Dahlberg svevia.se
TA Utbildning AB Vänersborg Tommy Andersson ta-utbildning.se
TMA Bilar i Sthlms län Ljusterö Rolf Sundewall tmabilar.se
TMA Örebro AB Örebro Stina Holm tmaorebro.se
Topright Nordic AB Stockholm Anders Myrbäck toprightnordic.se
Trafikbutiken i Örebro AB Örebro Urban Nordengren trafikbutiken.com
Trafik & TA i Sverige AB Solna Jan Airiman trafik-ta.se
Trafikutveckling AB Jönköping trafikutveckling.se
TRS Consulting AB Bankeryd Patrik Ekberg trsconsulting.se
Ulf H Rosander AB Jönköping Ulf Rosander
ULJA AB Göteborg Anders Jacklin ulja.se
Trafikverksskolan Ängelholm Torbjörn Forslund trafikverksskolan.se
Vericate AB Östersund Gunnar Bergström vericate.se
Vägjobb i Sverige AB Örebro Emil Hedin Hårdänge vagjobb.se
Väg och Trafikutbildarna i Sverige AB Hudiksvall Håkan Åslund vagochtrafikutbildarna.se
WeWab Trafiklösningar Gävle Conny Westlund wewab.se
Worxsafe AB Östersund Pär Johansson worxsafe.com
WSP Sverige AB Stockholm – wsp-pb.com
Yrkesförarcentrum i Göteborg Göteborg Mats Turner yrkesforarcentrum.se

Förspänningskraften är det relevanta mätvärdet för ett skruvförbands kvalitet och den är avgörande för dess hållbarhet över tid. Om förspänningskraften är låg eller föränderlig, ökar andelen kraft som tas upp av skruven och dess livslängd förkortas. En skruv som inte är åtdragen, påverkas av hela den cykliska belastningen, vilket leder till utmattning. Detta haverimönster uppträder vanligtvis vid högfrekvent belastning och det krävs många belastningsväxlingar för att en spricka långsamt ska utvecklas över skruvens tvärsnitt. Skruvförbandet kommer antingen att lossna eller brista när skruvens tvärsnittsarea inte längre är tillräcklig för att bära belastningen.

På motsvarande sätt kommer problem att uppstå om det finns flera skruvar i ett skruvförband och förspänningskraften varierar i dessa. Skruvarna med störst förspänningskraft bär en större andel av driftbelastningen. Skruvarna med lägre förspänningskraften bidrar lite eller inte alls till förbandets hållfasthet, jämfört med de skruvar som är korrekt förspända. Till exempel, i ett skruvförband där endast tre av sex skruvar uppvisar korrekt förspänningskraft, måste de tre skruvarna med korrekt förspänningskraft bära merparten av belastningen. Trots att förbandet är konstruerat med sex skruvar verkar belastningen endast på tre av de sex skruvar som konstruktionen ursprungligen avsåg. Då endast häften av skruvarna ska bära merparten av belastningen ökar risken för att skruvförbandet havererar.

Verklig förspänningskraft – kan inte uppnås genom att applicera åtdragningsmoment

Verklig förspänningskraft – kan inte uppnås genom att applicera åtdragningsmoment

En vanligt förekommande tro är att bestående förspänningskraft i ett skruvförband genereras på följande, något förenklade, sätt:

  • Skruven eller muttern dras åt till föreskrivet åtdragningsmoment
  • Skruven förlängs (sträcks)
  • Önskad förspänningskraft uppnåsNormalt är dock inte processen så förutsägbar. Den okända faktorn är µ, friktionskoefficienten, som varierar mycket beroende på de många faktorer som listas ovan. Baserat på variationen i friktionskoefficienten kan följande scenarier uppstå efter att skruven dragits åt till det uppskattade värdet:
  • Skruven förlängs men inte till erforderlig längd
  • Skruven förlängs mer än beräknat och passerar sin sträckgräns
  • Verktyget har inte tillräcklig noggrannhet för att åstadkomma önskat åtdragningsmoment

Dessa och andra svårhanterliga variabler kan och kommer att ge upphov till oförutsägbara resultat.