artikel
Kopbouten aanhalen met hoekverdraaiing (2008-11)
Al vaker is er in AMT aandacht besteed aan het aanhalen van plastische kopbouten met hoekverdraaiing. Toch blijf ik met de volgende vraag zitten: Hoe nauwkeurig komt de hoekverdraaiing bij het aanhalen van dit type kopbouten? Het gaat om kopbouten die na het bereiken van een voorgeschreven moment, 1, 2 of zelfs 3×90 graden extra krijgen. Met enkele collega’s hebben we een discussie met de volgende meningen: 1: dit type bout wordt aangehaald tot in het plastische gebied voorbij de vloeigrens waardoor de spanning in elke bout ongeveer gelijk is en een variatie in aanhalen (enkele graden) maakt dus geen of nauwelijks verschil voor de uiteindelijke spanning in de bout,
2: het aanhalen in graden komt nauwkeurig, er dient een gradenboog gebruikt te worden of een type momentsleutel die de hoekverdraaiing meet. Kan AMT duidelijkheid verschaffen?
Hoogbelaste bouten worden nog maar zelden met een momentsleutel vastgezet. Het probleem zit er in dat bij deze wijze van vastzetten onder geen beding de rekgrens overschreden mag worden omdat daardoor de bouten verlengd worden en dus aan voorspankracht verliezen. Boven een bepaalde trekspanning ontstaat er namelijk een plastische vervorming.
Het gaat er om dat er met de boutverbinding een bepaalde voorspankracht wordt bereikt. Is er veel wrijving op de schroefdraad, onder de boutkop of de moer, dan wordt een groot deel van het aanhaalmoment gebruikt om de wrijving te overwinnen. Het resultaat is een te geringe voorspankracht. Wordt de wrijving door smering tot een lage waarde teruggebracht, dan is de voorspankracht bij hetzelfde aanhaalmoment juist heel hoog.
De boutfabrikanten zijn met de motorenfabrikanten overeengekomen dat de wrijvingscoëfficiënten tussen 0,08 en 0,14 moeten liggen. Dat komt neer op een waarde van 0,11 ± 0,03 ofwel 0,11 ± 27%.
Vaak worden de bouten eerst ‘op gevoel’ vastgezet en dan pas met een nauwkeurige momentsleutel nagetrokken. Om de statische wrijving te overwinnen, wordt daarbij soms eerst de bout iets ontlast om daarna met een vloeiende beweging tot het voorgeschreven moment te worden aangehaald.
Als bouten met hoekverdraaiing worden vastgezet, ligt de voorspankracht 25 tot 30% hoger dan bij het gebruik van een momentsleutel. Dat komt omdat de voorspanning niet meer afhangt van de wrijving, maar alleen van het ‘zetten’ van de delen (zoals een koppakking of een bougiering) die worden ingeklemd.
Een M12x1,5×70-10.9 bout (respectievelijk: draaddiameter, spoed, lengte en materiaalkwaliteit) zal bij het gebruik van een momentsleutel een voorspankracht van 48 tot 57 kN halen, om risico’s te voorkomen dat de rekgrens overschreden wordt. Wordt de bout daaren-
tegen met hoekverdraaiing vastgezet, kan de voorspankracht risicoloos oplopen tot 77-94 kN. Daarbij gaat de voorspanning zonder problemen 10% over de rekgrens om-dat de nauwkeurigheid van deze aanhaalwijze dat toelaat.
Wat de gewenste nauwkeurigheid van de hoekverdraaiing betreft geldt dat bij bouten langer dan twee keer de draaddiameter en met meer dan 20 gangen schroefdraad, toleranties in de hoekverdraaiing van 20° nog aanvaardbaar zijn. Als bij een bout met een spoed van 1,5 mm 30° verder wordt verdraaid dan de rekgrens, treedt er een verlenging op van 0,125 mm. Deze waarde is onbeduidend als de bout lang genoeg is. Is de bout kleiner dan twee keer de draaddiameter, dan moet de hoek zo nauwkeurig mogelijk worden aangehouden. De blijvende vervorming mag hooguit 1% zijn.
Door het in stappen aanhalen, kunnen alle oppervlakken zich zetten dus neemt de nauwkeurigheid toe. Het is daarom van groot belang bij het vastzetten rustig aan te doen. Ga terdege na of en zo ja, waarmee er gesmeerd moet worden.
Het bovenstaande verhaal geldt overigens ook voor bougies, verstuivers en andere hoogbelaste onderdelen. Of bouten hergebruikt mogen worden, zal de motorfabrikant opgeven. Gezien de plastische vervorming zal het duidelijk zijn dat sommige bouten, bijvoorbeeld die van de drijfstangen en cilinderkoppen, niet opnieuw mogen worden gebruikt.
