Uitgebreide gids voor bevestigingsmiddelen in de productie: schroeven, bouten en meer

Bevestigingsmiddelen spelen een cruciale rol in onderdeelontwerp, productie en montage. Deze kleine stukjes hardware zijn eenvoudig en goedkoop, maar zonder ze zouden we moeite hebben om veel belangrijke dingen te maken: meubels, architectonische structuren, computers, vloeren, voertuigen en nog veel meer.

De rol van een bevestigingsmiddel is om mechanisch twee of meer componenten aan elkaar te verbinden. U kunt componenten op veel manieren verbinden, maar wat uniek is aan bevestigingsmiddelen is dat ze meestal (hoewel niet altijd) niet-permanente verbindingen creëren.

Bevestigingsmiddelen zijn alomtegenwoordig, en u komt er dagelijks veel tegen. Enkele van de meest voorkomende typen industriële metalen bevestigingsmiddelen zijn:

• Schroeven
• Moeren
• Bouten
• Nieten
• Gewinde-inzetstukken en stangen
• Ringen

De categorie bevestigingsmiddelen omvat echter ook hardware die buiten de industrie wordt gebruikt, zoals nagels voor kluswerk en houtbewerking; knopen, riemspannen en ritsen voor kleding; penen en kabelbinders voor huishoudelijk gebruik; en plakbanden, pennen en paperclips voor kantoortaken.

Al deze typen bevestigingsmiddelen werken op iets verschillende mechanische manieren, maar allen worden gebruikt bij het verbinden of monteren van objecten. Met een paar uitzonderingen zijn de meeste industriële bevestigingsmiddelen van metaal, meestal staal (roestvrij staal, koolstofstaal, legeringstaal), aluminium of titanium. Veel van de onderdelen die wij bij 3ERP maken — waaronder gefreeste, gegoten en plaatmetaal onderdelen — worden uiteindelijk gemonteerd met bevestigingsmiddelen.

Deze gids bekijkt gedetailleerd de verschillende soorten bevestigingsmiddelen en legt uit hoe ze werken en hoe ze te gebruiken. Het kan nuttig zijn voor onze prototyping-klanten die multi-component producten ontwikkelen die montage met bevestigingsmiddelen vereisen.

Wat is een bevestigingsmiddel?

Een bevestigingsmiddel is een algemene term voor een stuk hardware, vaak gemaakt van een metaal zoals staal, dat gebruikt wordt om twee componenten mechanisch aan elkaar te verbinden.

Bevestigingsmiddelen, waaronder schroeven, moeren en bouten, creëren meestal niet-permanente verbindingen; dat wil zeggen, de verbinding kan ongedaan worden gemaakt zonder een van de componenten te beschadigen. U kunt twee componenten verbinden met een bevestigingsmiddel, en later het bevestigingsmiddel verwijderen en de twee componenten scheiden zonder ze te beschadigen. Bijvoorbeeld, een schroef kan uiteindelijk worden verwijderd met een schroevendraaier; een moer kan worden verwijderd met een sleutel. Contraster dit met bijvoorbeeld lassen, lijmen of solderen van componenten: wanneer dit gebeurt, kunnen de componenten niet gemakkelijk worden gescheiden.

Dat gezegd hebbend, creëren sommige bevestigingsmiddelen, zoals nieten, permanente verbindingen en zijn niet ontworpen om losgemaakt te worden.

De meerderheid van bevestigingsmiddelen is klein, met diameters meetbaar in millimeters. Echter, aanzienlijk grotere apparaten kunnen worden gebruikt in gebieden zoals scheepsbouw, pijpleidingen en energie. Een bevestigingsmiddel wordt gedefinieerd door zijn functie van het mechanisch verbinden van twee of meer componenten, niet door zijn grootte, materiaal of toepassing.

Er zijn een veelvoud aan verschillende typen bevestigingsmiddelen beschikbaar. Enkele van de meest voorkomende metalen bevestigingsmiddelen voor industriële en productiedoeleinden worden hieronder vermeld.

Bevestigingsmiddel materialen

Waaruit zijn bevestigingsmiddelen gemaakt?

De beste materialen voor de productie van bevestigingsmiddelen omvatten stalen (roestvrij staal, koolstofstaal, legeringstaal), aluminium, titanium, koper, messing, nikkel en diverse legeringen. Veelvoorkomende roestvrije stalen die gebruikt worden voor industriële bevestigingsmiddelen zijn de 200, 300 en 400 series.

Bevestigingsmiddelen kunnen ook gecoat worden met andere materialen voor toegevoegde functionaliteit, zoals corrosiebestendigheid of elektrische isolatie. Veelvoorkomende coatings en plateringen zijn chroom en zink.

Met welke materialen kunnen bevestigingsmiddelen worden gebruikt?

Verschillende typen industriële bevestigingsmiddelen worden gebruikt voor verschillende materialen, met sommige bevestigingsmiddelen specifiek ontworpen voor één materiaal, bijvoorbeeld houtschroeven (hout) of ankerbouten (beton).

Bevestigingsmiddel standaarden

De American Society of Mechanical Engineers (ASME) heeft momenteel 66 actieve gepubliceerde standaarden onder de B18-aanduiding voor bevestigingsmiddelen. De kwaliteitsgerichte standaarden "vestigen in-proces en finale inspectie-eisen voor bevestigingsmiddelproducten" en bieden een "ontvangstinspectieplan voor bevestigingsmiddelinkopers."

ASME standaarden omvatten:

• B18.1.1: Kleine nieten
• B18.1.2: Grote nieten
• B18.2.3.1M: Metrische zespanne kapschroeven
• B18.3 Socket Cap, Shoulder, Set Schroeven en Zeskant Sleutels
• B18.6.1 Houtschroeven
• B18.6.2 Gekroefde Kopkapschroeven, Vierkante Kopzetschroeven en Gekroefde Koploze Zetschroeven
• B18.6.3 Machineschroeven, Tapschroeven en Metalen Aandrijvingsschroeven
• B18.6.9: Vleugelsmoeren
• B18.18 Kwaliteitsborging voor Bevestigingsmiddelen

Schroeven

Schroefbevestigingsmiddelen, meestal van metaal, zijn bevestigingsmiddelen met mannelijke externe draden (helicale oppervlakte riffels) die grijpen in de vrouwelijke interne draden in de componenten die ze bevestigen.

Een kenmerkend aspect van schroeven is dat ze vaak zelfdraaiend of zelfsnijpend zijn: ze hebben een scharp eind dat in het oppervlak van het component snijdt; wanneer de schroef wordt gedraaid, snijdt het de vrouwelijke interne draad in het component en maakt de verbinding mogelijk. Schroeven zijn vaak zelfstandige bevestigingsmiddelen, omdat ze verbinden met het component zelf.

Schroeven zijn in functie vergelijkbaar met bouten, maar bouten zijn meestal niet zelfdraaiend; ze hebben doorgaans blonde puntjes, en de vrouwelijke draden in de componenten moeten via andere middelen worden gemaakt.

Verwarend genoeg hebben sommige bevestigingsmiddelen die technisch gesehen schroeven zijn, door gebruik, de label "bouten" gekregen (en vice versa).

Typen schroeven

Er zijn veel verschillende schroeftypen geschikt voor verschillende toepassingen. Enkele van de meest voorkomende schroeftypen zijn:

• Platen schroeven: Zeer scherpe zelfsnijpende schroeven die plaatmetaal, maar ook hout en kunststof kunnen doorboren.
• Machineschroeven: Geïnstalleerd in voorgeboorde gaten, machineschroeven hebben nauwkeurige fijne draden en worden het meest gebruikt in machinecomponenten.
• Kapschroeven: Schroeven met grote koppen die doorgaans gebruikt worden in de montage van machines zoals apparaten.
• Oogschroeven: Soms "lag oogschroeven" genoemd, deze schroeven hebben een geluste kop waar lijnen doorheen gevoerd kunnen worden.
• Lagschroeven: Lange gezinkte schroeven met draad tot aan de schacht, voornamelijk gebruikt in houtbewerking.
• Houtschroeven: Veelvoorkomende, scherpe schroeven gebruikt in houtbewerking.

Typen schroefdrijvingen

Schroeven kunnen ook gecategoriseerd worden op basis van hun drijfvormen: verschillende gereedschappen zijn nodig om verschillende schroeven in te draaien of te verwijderen. Schroefdrijftypes omvatten:

• Gekroefd (plat)
• Driepunt
• Kruisvormig (bijv. Phillips)
• Extern polygoon
• Intern polygoon (bijv. zeskant socket / Allen)
• Hexalobulair (Torx)
• Diverse

Bouten

Net als schroeven zijn bouten bevestigingsmiddelen met externe mannelijke draden die gebruikt worden om twee of meer componenten te verbinden.

In tegenstelling tot schroeven vereisen bouten echter een voorgevormde vrouwelijke draad om mee te grijpen. Ze zijn niet zelfsnijpend; in plaats daarvan behoort de vrouwelijke draad vaak tot een moer. Bouten (mannelijk) en moeren (vrouwelijk) worden samen gebruikt om componenten met gedraaide gaten te verbinden, en dit type verbinding heet een boutverbinding.

Wanneer ze in combinatie met moeren worden gebruikt, werken boutbevestigingsmiddelen met doorboringen (gaten die helemaal door het materiaal van een object heen gaan), met de boutkop aan de ene kant en de moer aan de andere. Schroeven worden daarentegen vaak gebruikt om blinde gaten te maken; ze dringen slechts deels door het materiaal.

Typen bouten

Er zijn veel verschillende bouttypen geschikt voor verschillende toepassingen. Enkele van de meest voorkomende bouttypen zijn:

• Zeskantbouten: Gedraaide bouten met zeskante koppen die een gedraaid gedeelte direct onder de kop kunnen hebben.
• Seksbouten: Soms "Chicago bout", "vatbout" of "vatmoer" genoemd, deze bouten zijn eigenlijk zowel bouten als moeren tegelijk, bestaande uit een vrouwelijk gedraaid vat en een mannelijke gedraaide schroef.
• U-bouten: U-vormige bevestigingsmiddelen met twee parallele gedraaide einden, gebruikt om items zoals buizen op hun plaats te houden.
• Oogbouten: Bouten met een geluste kop waar lijnen doorheen gevoerd kunnen worden.
• Karrenbouten: Gedraaide bouten met een afgeronde paddenstoelkop om draaien te voorkomen en een vierkante nek direct eronder.

Moeren

Moeren zijn bevestigingsmiddelen met vrouwelijke gedraaide gaten die doorgaans gebruikt worden met een bijpassende bout om een boutverbinding te vormen. Het moer-en-bout koppelingssysteem werkt om componenten met gedraaide gaten te verbinden.

Moeren en bouten blijven meestal veilig door wrijving, compressie en de lichte rek van de bout. De verbinding kan echter ongewild loskomen bij toepassingen met een hoog niveau van trilling. In dat geval kan een borgmoer of borgvloeistof worden gebruikt om de moer te beveiligen, of een tweede moer kan aan de bout worden toegevoegd.

Terwijl de binnenkant van een moer gedraaid is, kan de buitenkant veel vormen aannemen, afhankelijk van of het met de hand of met een sleutel gedraaid wordt, en diverse andere factoren.

Typen moeren

Er zijn veel verschillende moertypen geschikt voor verschillende toepassingen. Enkele van de meest voorkomende moertypen zijn:

• Eikelmoeren: Soms "kapmoeren" genoemd, deze bevestigingsmiddelen zijn aan één kant bolvormig om het einde van de bout af te dekken.
• Lasmoeren: Ontworpen zodat één kant gelast kan worden aan een ander metaalcomponent.
• Zeskantmoeren: Veelvoorkomende bevestigingsmiddelen met zeskant uiterlijk voor gemakkelijk sleutelen.
• Vleugelsmoeren: Moeren met vleugelvormige vormen aan elke kant om gemakkelijk met de hand te draaien, zonder gereedschap.
• Vatmoeren: Zie "seksbouten" hierboven.

Nieten

Nieten zijn bevestigingsmiddelen die doorgaans een gladde schacht hebben en geen draden. Een niet heeft een kop aan het ene einde en een staart aan het andere.

Om te functioneren als bevestigingsmiddel, wordt een niet in een gat geplaatst, en vervolgens, met mechanische kracht, wordt de staart "opgezet", waardoor hij uitreikt tot ongeveer 1,5 keer de diameter van de schacht en de verbinding creëert. Eenmaal een niet is opgezet, heeft het effectief twee koppen: de oorspronkelijke fabriekskop en de nieuwe winkelkop.

In tegenstelling tot schroeven, draden en bouten, creëren nieten permanente verbindingen: zodra de staart is opgezet, kan het niet worden teruggevoerd naar de oorspronkelijke toestand. Geniete verbindingen zijn daarom veel moeilijker te scheiden dan niet-permanente verbindingen zoals boutverbindingen.

Typen nieten

Er zijn veel verschillende niettypen geschikt voor verschillende toepassingen. Enkele van de meest voorkomende niettypen zijn:

• Popnielen: Ook bekend als blinde nieten, deze nietbevestigingsmiddelen zijn buisvormig en hebben een centrale mandrel met een zwak gebied bij de kop (waar het afgebroken kan worden).
• Massieve nieten: Eenvoudige bevestigingsmiddelen met een schacht en een kop die vervormd kan worden met een nietpistool of een hamer.
• Halfbuisvormige nieten: Als massieve nieten, maar met een gedeeltelijk gat aan de punt dat de kracht vermindert die nodig is om het op te zetten.

Diverse gedraaide bevestigingsmiddelen

Naast schroeven, bouten en moeren zijn er andere typen gedraaide bevestigingsmiddelen met meer gespecialiseerde toepassingen.

Een gedraaide inzet (of gedraaide bus) is een bevestigingsmiddel met interne (en soms externe) draden dat in een materiaal wordt geplaatst dat normaal geen draad kan accepteren — ofwel omdat het te zacht is, of omdat een bestaand gedraaid gat uitgezaagd is. Het werkt als een droge muuranker om planken te bevestigen. Metalen gedraaide inzetstukken kunnen in gegoten kunststofonderdelen worden geïnstalleerd door insert molding rond de bus.

Een gedraaide stang (of steun) is een bevestigingsmiddel gelijkend op een bout maar gedraaid aan beide einden, zonder kop. Ontworpen om onder spanning te worden gebruikt, kan een gedraaide stang aan beide einden een moer accepteren.

Ringen

Hoewel niet technisch bevestigingsmiddelen zelf, zijn ringen stukken hardware die in combinatie met bevestigingsmiddelen zoals moeren en bouten worden gebruikt.

Een ring is een dunne plaat met een gat in het midden die gebruikt wordt als een afstandshouder, lastverspreider, borginrichting of trillingdemper. Ringen zijn doorgaans cirkelvormig maar kunnen ook vierkant zijn.

Ringen voorkomen dat bevestigingsmiddelen direct contact maken met een component en kunnen daarom het oppervlak van het component beschermen.

Voor meer informatie over de typen bevestigingsmiddelen die u misschien nodig heeft voor uw volgende prototype, neem contact op met 3ERP of vraag een offerte aan.