Din en Iso 16047 [PDF]

Zitiervorschau

DEUTSCHE NORM

Oktober 2005

X

DIN EN ISO 16047 ICS 21.060.01

Ersatz für DIN 946:1991-10 Siehe jedoch Beginn der Gültigkeit

Verbindungselemente – Drehmoment/Vorspannkraft-Versuch (ISO 16047:2005); Deutsche Fassung EN ISO 16047:2005 Fasteners – Torque/clamp force testing (ISO 16047:2005); German version EN ISO 16047:2005

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Éléments de fixation – Essais couple/tension (ISO 16047:2005); Version allemande EN ISO 16047:2005

Gesamtumfang 24 Seiten

Normenausschuss Mechanische Verbindungselemente (FMV) im DIN

DIN Deutsches Institut für Normung e.V. • Jede Art der Vervielfältigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut für Normung e. V., Berlin, gestattet. Alleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin ©

Preisgruppe 12 www.din.de www.beuth.de

AW$

9598130

DIN EN ISO 16047:2005-10

Beginn der Gültigkeit Diese Norm gilt ab 2005-10-01. DIN 946:1991-10 darf im Bereich der Luftfahrtindustrie weiter angewendet werden und gilt nur für bestehende Konstruktionen (keine Neukonstruktionen).

Nationales Vorwort Diese Norm ist identisch mit der Europäischen Norm EN ISO 16047:2005, in die die Internationale Norm ISO 16047:2005 unverändert übernommen wurde. Die Internationale Norm ISO 16047 wurde vom ISO/TC 2/SC 1 „Mechanische Eigenschaften von Verbindungselementen“ unter Mitwirkung des FMV-AA 2.7 „Spezielle Prüfverfahren“ erstellt.

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Für die im Abschnitt 2 angegebenen Internationalen Normen wird im Folgenden auf die entsprechenden Deutschen Normen hingewiesen: ISO 68-1 ISO 273 ISO 898-1 ISO 898-2 ISO 898-6 ISO 4014 ISO 4017 ISO 4032 ISO 4033 ISO 4042 ISO 4759-3 ISO 4762 ISO 7093-1 ISO 8673 ISO 8674 ISO 8765

siehe DIN ISO 68-1 siehe DIN EN 20273 siehe DIN EN ISO 898-1 siehe DIN EN 20898-2 siehe DIN EN ISO 898-6 siehe DIN EN ISO 4014 siehe DIN EN ISO 4017 siehe DIN EN ISO 4032 siehe DIN EN ISO 4033 siehe DIN EN ISO 4042 siehe DIN EN ISO 4759-3 siehe DIN EN ISO 4762 siehe DIN EN ISO 7093-1 siehe DIN EN ISO 8673 siehe DIN EN ISO 8674 siehe DIN EN ISO 8765

Änderungen Gegenüber DIN 946:1991-10 wurden folgende Änderungen vorgenommen: a)

Titel geändert;

b)

Anwendungsbereich geändert;

c)

wesentliche Begriffe definiert;

d)

Symbole für geometrische und physikalische Größen teilweise geändert;

e)

Ermittlung des K-Faktors zusätzlich aufgenommen;

f)

Ermittlung des Drehmoment/Vorspannkraft-Verhältnisses zusätzlich aufgenommen;

g)

zwei unterschiedliche Härtetypen für die Gegenlage (Referenzunterlegteil) festgelegt;

h)

Maße und Rauheit des Referenzunterlegteiles geändert;

i)

Prüfung unter besonderen, zu vereinbarenden Bedingungen aufgenommen.

Frühere Ausgaben DIN 946: 1991-10 2

DIN EN ISO 16047:2005-10

Nationaler Anhang NA (informativ) Literaturhinweise

DIN 946:1991, Bestimmung der Reibungszahlen von Schrauben und Muttern unter festgelegten Bedingungen DIN EN 20273, Mechanische Verbindungselemente — Durchgangslöcher für Schrauben DIN EN 20898-2, Mechanische Eigenschaften von Verbindungselementen — Teil 2: Muttern mit festgelegten Prüfkräften; Regelgewinde DIN EN ISO 898-1, Mechanische Eigenschaften von Verbindungselementen aus Kohlenstoffstahl und legiertem Stahl — Teil 1: Schrauben DIN EN ISO 898-6, Mechanische Eigenschaften von Verbindungselementen — Teil 6: Muttern mit festgelegten Prüfkräften; Feingewinde DIN EN ISO 4014, Sechskantschrauben mit Schaft, Produktklassen A und B DIN EN ISO 4017, Sechskantschrauben mit Gewinde bis Kopf, Produktklassen A und B

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DIN EN ISO 4032, Sechskantmuttern, Typ 1, Produktklassen A und B DIN EN ISO 4033, Sechskantmuttern, Typ 2, Produktklassen A und B DIN EN ISO 4042, Verbindungselemente — Galvanische Überzüge DIN EN ISO 4759-3, Toleranzen für Verbindungselemente — Teil 3: Flache Scheiben für Schrauben und Muttern — Produktklassen A und C DIN EN ISO 4762, Zylinderschrauben mit Innensechskant DIN EN ISO 7093-1, Flache Scheiben — Große Reihe — Teil 1: Produktklasse A DIN EN ISO 8673, Sechskantmuttern, Typ 1, mit metrischem Feingewinde, Produktklassen A und B DIN EN ISO 8674, Sechskantmuttern, Typ 2, mit metrischem Feingewinde, Produktklassen A und B DIN EN ISO 8675, Niedrige Sechskantmuttern (mit Fase) mit metrischem Feingewinde, Produktklassen A und B DIN ISO 68-1, Metrisches ISO-Gewinde allgemeiner Anwendung — Grundprofil — Teil 1: Metrisches Gewinde

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DIN EN ISO 16047:2005-10

— Leerseite —

4

EN ISO 16047

EUROPÄISCHE NORM EUROPEAN STANDARD NORME EUROPÉENNE

Februar 2005

ICS 21.060.01

Deutsche Fassung

Verbindungselemente — Drehmoment/Vorspannkraft-Versuch (ISO 16047:2005) Fasteners — Torque/clamp force testing (ISO 16047:2005)

Éléments de fixation — Essais couple/tension (ISO 16047:2005)

Diese Europäische Norm wurde vom CEN am 17. Januar 2005 angenommen.

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Die CEN-Mitglieder sind gehalten, die CEN/CENELEC-Geschäftsordnung zu erfüllen, in der die Bedingungen festgelegt sind, unter denen dieser Europäischen Norm ohne jede Änderung der Status einer nationalen Norm zu geben ist. Auf dem letzten Stand befindliche Listen dieser nationalen Normen mit ihren bibliographischen Angaben sind beim Management-Zentrum oder bei jedem CEN-Mitglied auf Anfrage erhältlich. Diese Europäische Norm besteht in drei offiziellen Fassungen (Deutsch, Englisch, Französisch). Eine Fassung in einer anderen Sprache, die von einem CEN-Mitglied in eigener Verantwortung durch Übersetzung in seine Landessprache gemacht und dem ManagementZentrum mitgeteilt worden ist, hat den gleichen Status wie die offiziellen Fassungen. CEN-Mitglieder sind die nationalen Normungsinstitute von Belgien, Dänemark, Deutschland, Estland, Finnland, Frankreich, Griechenland, Irland, Island, Italien, Lettland, Litauen, Luxemburg, Malta, den Niederlanden, Norwegen, Österreich, Polen, Portugal, Schweden, der Schweiz, der Slowakei, Slowenien, Spanien, der Tschechischen Republik, Ungarn, dem Vereinigten Königreich und Zypern.

EUROPÄISCHES KOMITEE FÜR NORMUNG EUROPEAN COMMITTEE FOR STANDARDIZATION COMITÉ EUROPÉEN DE NORMALISATION

Management-Zentrum: rue de Stassart, 36

© 2005 CEN

B-1050 Brüssel

Alle Rechte der Verwertung, gleich in welcher Form und in welchem Verfahren, sind weltweit den nationalen Mitgliedern von CEN vorbehalten.

Ref. Nr. EN ISO 16047:2005 D

EN ISO 16047:2005 (D)

Vorwort Dieses Dokument (EN ISO 16047:2005) wurde vom Technischen Komitee CEN/TC 185 „Mechanische Verbindungselemente mit und ohne Gewinde und Zubehör“, dessen Sekretariat vom DIN gehalten wird, in Zusammenarbeit mit dem Technischen Komitee ISO/TC 2 „Fasteners“ erarbeitet. Diese Europäische Norm muss den Status einer nationalen Norm erhalten, entweder durch Veröffentlichung eines identischen Textes oder durch Anerkennung bis August 2005, und etwaige entgegenstehende nationale Normen müssen bis August 2005 zurückgezogen werden. Entsprechend der CEN/CENELEC-Geschäftsordnung sind die nationalen Normungsinstitute der folgenden Länder gehalten, diese Europäische Norm zu übernehmen: Belgien, Dänemark, Deutschland, Estland, Finnland, Frankreich, Griechenland, Irland, Island, Italien, Lettland, Litauen, Luxemburg, Malta, Niederlande, Norwegen, Österreich, Polen, Portugal, Schweden, Schweiz, Slowakei, Slowenien, Spanien, Tschechische Republik, Ungarn, Vereinigtes Königreich und Zypern. Anerkennungsnotiz

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Der Text von ISO 16047:2005 wurde vom CEN als EN ISO 16047:2005 ohne irgendeine Abänderung genehmigt.

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EN ISO 16047:2005 (D)

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Vorwort ................................................................................................................................................................2 1

Anwendungsbereich .............................................................................................................................4

2

Normative Verweisungen .....................................................................................................................4

3

Begriffe ...................................................................................................................................................5

4

Symbole und ihre Bezeichnungen.......................................................................................................6

5 5.1 5.2 5.3 5.4

Kurzbeschreibung der Prüfung ...........................................................................................................7 Allgemeines ...........................................................................................................................................7 Bestimmung der Reibungszahlen .......................................................................................................8 Bestimmung des K-Faktors K ..............................................................................................................8 Bestimmung des Verhältnisses T/F ....................................................................................................8

6 6.1 6.2

Messeinrichtung ....................................................................................................................................8 Prüfstand................................................................................................................................................8 Versuchsaufbau.....................................................................................................................................8

7 7.1 7.2 7.3 7.4

Referenzteile ..........................................................................................................................................9 Allgemeines ...........................................................................................................................................9 Referenzauflageplatte oder Referenzunterlegscheibe ....................................................................10 Referenzmutter für Versuche an Schrauben ....................................................................................11 Referenzschrauben für Versuche an Muttern ..................................................................................12

8

Versuch unter Normbedingungen .....................................................................................................12

9

Versuch unter besonderen Bedingungen.........................................................................................12

10 10.1 10.2 10.3 10.4 10.5 10.6 10.7 10.8

Versuchsauswertung ..........................................................................................................................13 Bestimmung des K-Faktors K ............................................................................................................13 Bestimmung der Gesamtreibungszahl µtot .......................................................................................13 Bestimmung der Gewindereibungszahl µth ......................................................................................14 Bestimmung der Reibungszahl in der Kopf- oder Mutterauflage µb ..............................................14 Bestimmung der Vorspannkraft an der Streckgrenze Fy ................................................................14 Bestimmung des Anziehdrehmoments an der Streckgrenze Ty.....................................................15 Bestimmung der Bruchkraft Fu ..........................................................................................................15 Bestimmung des Bruchdrehmomentes Tu........................................................................................15

11 11.1 11.2 11.3 11.4 11.5 11.6 11.7 11.8

Versuchsbericht ..................................................................................................................................15 Allgemeines .........................................................................................................................................15 Beschreibung der zu prüfenden Verbindungselemente .................................................................15 Beschreibung der Referenzteile ........................................................................................................16 Prüfmaschine.......................................................................................................................................17 Versuchsaufbau...................................................................................................................................17 Umgebungsbedingungen ...................................................................................................................17 Besondere Bedingungen ....................................................................................................................17 Versuchsergebnisse ...........................................................................................................................18

Literaturhinweise..............................................................................................................................................19 Anhang ZA (normativ) Normative Verweisungen auf internationale Publikationen mit ihren entsprechenden europäischen Publikationen .................................................................................20

3

EN ISO 16047:2005 (D)

1

Anwendungsbereich

Diese Internationale Norm legt die Bedingungen zur Durchführung von Drehmoment/VorspannkraftVersuchen für mechanische Verbindungselemente mit Gewinde und ähnliche Teile fest. Sie ist grundsätzlich für Schrauben und Muttern mit metrischem Gewinde der Abmessungen M3 bis M39 aus Kohlenstoffstahl und legiertem Stahl anwendbar, deren mechanische Eigenschaften in den Normen ISO 898-1, ISO 898-2 oder ISO 898-6 festgelegt sind. Sie ist auch anwendbar für Kombinationen anderer Verbindungselemente mit Außen- und Innengewinde nach ISO 68-1. Sie ist nicht für Gewindestifte und ähnliche Teile, die keiner Zugspannung ausgesetzt sind, für gewindeformende Schrauben und für selbstsichernde Verbindungselemente anwendbar. Wenn nichts anderes vereinbart, sind die Versuche bei Raumtemperatur auszuführen. Versuche unter festgelegten Bedingungen sind jedoch in einem Temperaturbereich von 10 °C bis 35 °C durchzuführen. Dieses Verfahren erlaubt die Bestimmung der Anzieheigenschaften von mechanischen Verbindungselementen mit Gewinde und ähnlichen Teilen.

2

Normative Verweisungen

Die folgenden zitierten Dokumente sind für die Anwendung dieses Dokumentes erforderlich. Bei datierten Verweisungen gilt nur die in Bezug genommene Ausgabe. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe des in Bezug genommenen Dokuments (einschließlich aller Änderungen).

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ISO 68-1, ISO general purpose screw threads — Basic profile — Part 1: Metric screw thread ISO 273:1979, Fasteners — Clearance holes for bolts and screws ISO 898-1, Mechanical properties of fasteners made of carbon steel and alloy steel — Part 1: Bolts, screws and studs ISO 898-2, Mechanical properties of fasteners — Part 2: Nuts with specified proof load values — Coarse thread ISO 898-6, Mechanical properties of fasteners — Part 6: Nuts with specified proof load values — Fine pitch thread ISO 4014, Hexagon head bolts — Product grades A and B ISO 4017, Hexagon head screws — Product grades A and B ISO 4032, Hexagon nuts, style 1 — Product grades A and B ISO 4033, Hexagon nuts, style 2 — Product grades A and B ISO 4042:1999, Fasteners — Electroplated coatings ISO 4759-3:2000, Tolerances for fasteners — Part 3: Plain washers for bolts, screws and nuts — Product grades A and C ISO 4762, Hexagon socket head cap screws ISO 6892, Metallic materials — Tensile testing ISO 7093-1, Plain washers — Large series — Product grade A

4

EN ISO 16047:2005 (D)

ISO 8673, Hexagon nuts, style 1, with metric fine pitch thread — Product grades A and B ISO 8674, Hexagon nuts, style 2, with metric fine pitch thread — Product grades A and B ISO 8765, Hexagon head bolts with metric fine pitch thread — Product grades A and B ISO 15071, Hexagon bolts with flange — Small series — Product grade A ISO 15072, Hexagon bolts with flange with metric fine pitch thread — Small series — Product grade A

3

Begriffe

Für die Anwendung dieses Dokumentes gelten die folgenden Begriffe. 3.1 Vorspannkraft F auf den Schraubenschaft wirkende axiale Zugkraft oder auf die verspannten Teile wirkende Druckkraft während des Anziehens

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3.2 Vorspannkraft an der Streckgrenze Fy Vorspannkraft, bei der sich der Schraubenschaft unter dem mehrachsigen Spannungszustand beim Anziehen überelastisch dehnt 3.3 Bruchkraft Fu maximale Vorspannkraft, die unter dem mehrachsigen Spannungszustand beim Anziehen bis zum Bruch des Schraubenschaftes auftritt 3.4 Anziehdrehmoment T Drehmoment, das auf eine Mutter oder eine Schraube während des Anziehens wirkt 3.5 Drehmoment an der Streckgrenze Ty Drehmoment, mit dem die Vorspannkraft an der Streckgrenze erreicht wird 3.6 Gewindedrehmoment Tth Drehmoment, das über die gepaarten Gewinde auf den Bolzenschaft wirkt 3.7 Reibungsdrehmoment in der Auflagefläche Tb Drehmoment, das beim Anziehen über die Auflageflächen auf die verspannten Teile wirkt 3.8 Bruchdrehmoment Tu Drehmoment, mit dem die Bruchkraft erreicht wird

5

EN ISO 16047:2005 (D)

4

Symbole und ihre Bezeichnungen

Siehe Tabelle 1. Tabelle 1 — Symbole und ihre Bezeichnungen

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Symbol

6

Bezeichnung

d

Gewindenenndurchmesser

d2

Flankendurchmesser des Schraubengewindes

d4

Durchmesser des Durchgangslochs der Versuchseinrichtung

dh

Durchmesser des Durchgangslochs der Scheibe oder Auflageplatte (Nennwert)

Db

Durchmesser für das Reibungsmoment in der Schraubenkopf- oder Mutterauflage (theoretisch oder gemessen)

Do

Außendurchmesser der Auflagefläche dw min oder dk min (siehe Produktnormen)

Dp

Durchmesser der ebenen Oberfläche der Auflageplatte

F

Vorspannkraft

Fp

Prüfkraft nach ISO 898-1, ISO 898-2 oder ISO 898-6, je nachdem, was zutrifft

Fu

Bruchkraft

Fy

Vorspannkraft an der Streckgrenze

h

Dicke der Referenzauflageplatte oder Referenzunterlegscheibe

K

K-Faktor, K =

Lc

Klemmlänge

Lt

Länge des vollständigen Gewindes zwischen den Auflageflächen

P

Steigung des Gewindes

T

Anziehdrehmoment

Tb

Reibungsdrehmoment in der Auflagefläche

Tth

Gewindedrehmoment

Tu

Bruchdrehmoment

Ty

Drehmoment an der Streckgrenze

Θ

Drehwinkel

µb

Reibungszahl in der Mutter- oder Kopfauflage

µth

Reibungszahl im Gewinde

µtot

Gesamtreibungszahl

T F×d

EN ISO 16047:2005 (D)

5

Kurzbeschreibung der Prüfung

5.1

Allgemeines

Es wird ein Anziehdrehmoment stetig in eine Schraubenverbindung eingeleitet, um eine Vorspannkraft mit dem Ziel zu erzeugen, eine oder mehrere der folgenden Anziehkennwerte zu messen bzw. zu bestimmen: K-Faktor, Gesamtreibungszahl, Reibungszahl im Gewinde, Reibungszahl in der Kopf- oder Mutterauflage, Vorspannkraft an der Streckgrenze, Drehmoment an der Streckgrenze und Bruchkraft. Im Bereich der elastischen Verformung wird eine lineare Beziehung zwischen Anziehdrehmoment und Vorspannkraft vorausgesetzt. ANMERKUNG

Bei Stiftschrauben wird nur die Reibungszahl im Gewinde bestimmt.

Es bestehen zwei unterschiedliche Ziele für den Versuch: a)

Ermittlung der Anzieheigenschaften eines Verbindungselementes unter Normbedingungen (siehe Abschnitt 8), d. h. mit Referenzauflageteilen/Referenzunterlegscheiben der Typen HH oder HL, wie in 7.2.2 und 7.2.3 beschrieben, und mit Referenzmuttern oder Referenzschrauben, wie in 7.3 und 7.4 beschrieben.

b)

Ermittlung der Anzieheigenschaften von Verbindungselementen unter besonderen Bedingungen, siehe Abschnitt 9.

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Die Beziehungen zwischen den Anzieheigenschaften, die ermittelt werden können, und den zu messenden Messgrößen werden in Tabelle 2 gezeigt. Es gibt unterschiedliche Methoden (siehe 5.2 bis 5.4), um das Vorspannkraft/Drehmoment-Verhalten einer Schraubenverbindung mit unterschiedlichen Oberflächen und Schmierbedingungen zu beschreiben. Tabelle 2 — Für die jeweiligen Anzieheigenschaften erforderliche Messgrößen zu messende Messgrößen Anzieheigenschaften, die ermittelt werden können

Vorspannkraft

AnziehdrehGewindeAuflageDrehwinkel Abschnitt moment drehmoment drehmoment

F

T

Tth

Tb

Θ

{

{

—

—

—

10.1

{

{

—

—

—

10.2

Reibungszahl im Gewinde µth

{

—

{

—

—

10.3

Reibungszahl in der Kopf- oder Mutterauflage µb

{

—

—

{

—

10.4

Vorspannkraft an der Streckgrenze Fy

{

—

—

—

{

10.5

Drehmoment an der Streckgrenze Ty

{

{

—

—

{

10.6

Bruchkraft Fu

{

—

—

—

—

10.7

Bruchdehmoment Tu

{

{

—

—

—

10.8

K-Faktor K Gesamtreibungszahl

µtot

7

EN ISO 16047:2005 (D)

5.2

Bestimmung der Reibungszahlen

Um die allgemeinen Reibungsbedingungen ohne Bezug auf die Form und Abmessung der Verbindungselemente beschreiben zu können, ist es zweckmäßig, die unterschiedlichen Reibungszahlen zu ermitteln (siehe 10.2 bis 10.4). Die Reibungszahl ist eine dimensionslose Zahl, die aus gemessenen physikalischen Eigenschaften berechnet wird und von der Art und der Geometrie der in Kontakt stehenden Oberflächen abhängt. Die erforderlichen Messungen sind relativ aufwändig, weil man Sensoren für die Vorspannkraft und mindestens zwei unterschiedliche Drehmomente sowie Angaben zu allen wichtigen geometrischen Einflussgrößen (d2, P, Db) braucht. Die ermittelten Reibungszahlen können in Drehmoment/Vorspannkraft-Berechnungen für alle Abmessungen der Verbindungselemente mit gleichen Reibungsbedingungen genutzt werden.

5.3

Bestimmung des K-Faktors K

Die Messung ist einfacher, wenn der K-Faktor K, der nach der Beziehung K = T/(F ⋅ d) berechnet wird, bestimmt wird, siehe 10.1. In diesem Fall besteht ein Bezug zum Maß d. Das bedeutet, dass die Gültigkeit des K-Faktors auf eine Abmessung begrenzt ist. Zur Ermittlung ist es erforderlich, die Vorspannkraft F und das Anziehdrehmoment T zu messen. Der K-Faktor kann in Drehmoment/Vorspannkraft-Berechnungen nur für Verbindungselemente mit gleichen Reibungsbedingungen, gleichem Gewindenenndurchmesser d und gleicher Geometrie herangezogen werden.

5.4

Bestimmung des Verhältnisses T/F

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Das einfachste, aber am stärksten eingeschränkte Verfahren besteht darin, das Drehmoment/VorspannkraftVerhältnis zu messen. Das Verhältnis T/F ist nur gültig für die jeweilige Schraubenverbindung, die untersucht wird. Es sind keine Kenntnisse über Form und Abmessung der Verbindungselemente erforderlich.

6 6.1

Messeinrichtung Prüfstand

Der Prüfstand muss in der Lage sein, automatisch oder manuell ein Drehmoment und eine Drehung entweder in die Mutter oder in den Schraubenkopf einleiten. Er muss mit Messsensoren ausgerüstet sein, die die Messgrößen nach Tabelle 2 auf ± 2 % des Messwertes aufnehmen können, sofern nichts anderes vereinbart ist. Die Winkelmessung muss auf ± 2° oder ± 2 % des gemessenen Wertes erfolgen, wobei der jeweils größere Wert gilt. Zu Vergleichszwecken muss ein geregeltes kraftbetriebenes Werkzeug mit konstanter Drehzahl eingesetzt werden. Die Ergebnisse werden elektronisch aufgezeichnet. Es ist wichtig, dass die Steifigkeit der Prüfmaschine einschließlich der Kraftmesszellen und des Versuchsaufbaus während des Versuchs konstant bleibt.

6.2

Versuchsaufbau

Der Versuchsaufbau muss einer Kombination von Vorspannkraft und Reibungsdrehmoment in der Auflagefläche standhalten, ohne dass messbare bleibende Verformungen oder Verschiebungen auftreten. Bild 1 zeigt die grundlegenden Anforderungen an den Versuchsaufbau.

8

EN ISO 16047:2005 (D)

a)

Prüfung der Mutter

b)

Prüfung der Schraube

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Zur Prüfung von Stiftschrauben wird ein ähnlicher Versuchsaufbau verwendet. Es sollte jedoch nur das Mutterende geprüft werden. Vor der Prüfung ist das Einschraubende der Stiftschraube gegen Verdrehen zu sichern. Legende 1 Referenzauflageplatte, Referenzunterlegscheibe oder festgelegte Unterlegscheibe 2 Versuchsmutter 3 Referenzschraube 4 Versuchseinrichtung (verspannte Teile) 5 Versuchsschraube 6 Referenzmutter a b c

Die Referenzauflage oder die Referenzunterlegscheibe sowie der Schraubenkopf oder die Mutter müssen gegen Verdrehung gesichert und axial ausgerichtet sein. Lt sollte mindestens 1 d sein, wenn bis zur Streckgrenze oder bis zum Bruch angezogen wird. d4 muss ISO 273:1979, Reihe fein, entsprechen.

Bild 1 — Versuchsaufbau und Einbau der Referenzteile

7 7.1

Referenzteile Allgemeines

Referenzteile sind die passenden Teile zu den Teilen, die geprüft werden sollen. Für die Prüfung von Schrauben oder Muttern unter festgelegten Bedingungen müssen Referenzteile (Referenzunterlegscheiben, Referenzauflageplatten, Referenzmuttern, Referenzschrauben) benutzt werden (siehe Bild 1). Diese Teile werden in 7.2 bis 7.4 beschrieben. Vor der Prüfung sind alle Spuren von Fett, Öl oder anderen Verunreinigungen zu entfernen. Die Referenzteile sind mit Ultraschall zu reinigen, wobei ein geeignetes Lösungsmittel, das der im Hinblick auf Gesundheit und Sicherheit geforderten Praxis entspricht, zu verwenden ist. Im Streitfall ist das Entfettungsverfahren zwischen den Vertragspartnern zu vereinbaren.

9

EN ISO 16047:2005 (D)

7.2

Referenzauflageplatte oder Referenzunterlegscheibe

7.2.1

Typen

Es ist eine Referenzauflageplatte oder eine Referenzunterlegscheibe mit hoher Härte (durchgehärtet, Typ HH) oder niedriger Härte (Typ HL) zu verwenden. Der Lieferer muss die Referenzauflageplatte oder Referenzunterlegscheibe und die Oberflächeneigenschaften entsprechend seiner Erfahrung auswählen, sofern nicht bei der Auftragsvorgabe mit dem Käufer etwa anderes vereinbart wurde. 7.2.2

Referenzauflageplatte oder Referenzunterlegscheibe Typ HH

Härte: Die Härte muss im Bereich von 50 HRC bis 60 HRC liegen. Rauheit: Die Oberfläche muss eine Rauheit von Ra 0,5 ± 0,3 haben. Durchgangsloch: Der Durchmesser des Durchgangsloches dh muss ISO 273:1979, Reihe mittel, entsprechen und darf weder Fase noch Einsenkung aufweisen. Dicke: Die Mindestdicke h der Referenzauflageplatte oder der Referenzunterlegscheibe muss ISO 7093-1 entsprechen.

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Dickenunterschied ∆h am selben Teil: Siehe Tabelle 3; Bedeutung des Dickenunterschieds ∆h am selben Teil, siehe ISO 4759-3. Ebenheit: Die Ebenheit muss den Anforderungen nach ISO 4759-3:2000, Produktklasse A, entsprechen. Oberflächenzustand: a)

blank, ohne Überzug, entfettet;

b)

galvanisch verzinkt A1J nach ISO 4042 und entfettet.

Die Teile müssen gratfrei sein. Die Grundmaße der Referenzauflageplatte oder Referenzunterlegscheibe sind Bild 2 zu entnehmen. 7.2.3

Referenzauflageplatte oder Referenzunterlegscheibe Typ HL

Härte: Die Härte muss im Bereich von 200 HV bis 300 HV liegen. Rauheit: Die Oberfläche muss eine maximale Rauheit von Ra 1,6 für Dicken ≤ 3 mm und Ra 3,2 für Dicken (3 < h ≤ 6) mm nach ISO 7093-1 haben. Durchgangsloch: Der Durchmesser des Durchgangsloches dh muss ISO 273:1979, Reihe mittel, entsprechen und darf weder Fase noch Einsenkung aufweisen. Dicke: Die Mindestdicke h der Referenzauflageplatte oder der Referenzauflagescheibe muss ISO 7093-1 entsprechen. Dickenunterschied ∆h am selben Teil: Siehe Tabelle 3; Bedeutung des Dickenunterschieds ∆h am selben Teil siehe ISO 4759-3. Ebenheit: Die Ebenheit muss den Anforderungen nach ISO 4759-3:2000, Produktklasse A, entsprechen.

10

EN ISO 16047:2005 (D)

Oberflächenzustand: a)

blank, ohne Überzug, entfettet;

b)

galvanisch verzinkt A1J nach ISO 4042:1999 und entfettet.

Die Teile müssen gratfrei sein. Die Grundmaße der Referenzauflageplatte oder Referenzunterlegscheibe sind Bild 2 zu entnehmen.

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a

Die äußere Kontur der Referenzauflageplatte oder Referenzunterlegscheibe ist nicht festgelegt. Sie muss jedoch eine ebene Fläche mit einem Durchmesser Dp, der größer ist als der Außendurchmesser Do der zu prüfenden Schraube, Mutter oder Unterlegscheibe der Kombischraube, aufweisen.

Bild 2 — Referenzauflageplatte oder Referenzunterlegscheibe Typ HH und Typ HL Tabelle 3 — Dickenunterschied ∆h am selben Teil Maße in Millimeter

d ∆h

7.3

3 bis 5

6 bis 10

12 bis 20

22 bis 33

36

0,05

0,1

0,15

0,2

0,3

Referenzmutter für Versuche an Schrauben

Für Versuche an Schrauben der Festigkeitsklasse 10.9 und niedriger muss die Referenzmutter ISO 4032 oder ISO 8673, Festigkeitsklasse 10, entsprechen. Für Versuche an Schrauben der Festigkeitsklasse 12.9 muss die Referenzmutter ISO 4033 oder ISO 8674, Festigkeitsklasse 12, entsprechen. Oberflächenzustand: a)

blank, ohne Überzug, entfettet;

b)

galvanisch verzinkt A1J nach ISO 4042:1999 und entfettet.

Werden kurze Schrauben oder das Einschraubende von Stiftschrauben geprüft, dann ist die Referenzmutter durch einen Block mit einem Loch mit Innengewinde zu ersetzen; die Einschraublänge muss mindestens 0,8 d betragen.

11

EN ISO 16047:2005 (D)

7.4

Referenzschrauben für Versuche an Muttern

Für Versuche an Muttern müssen die Referenzschrauben ISO 4014, ISO 4017, ISO 4762, ISO 8765, ISO 15071 oder ISO 15072 entsprechen. Die Festigkeitsklasse muss mit der der zu untersuchenden Mutter übereinstimmen. Sie darf jedoch nicht unter der Festigkeitsklasse 8.8 liegen. Das Gewinde muss gerollt sein. Oberflächenzustand: a)

blank, ohne Überzug, entfettet;

b)

galvanisch verzinkt A1J nach ISO 4042:1999 und entfettet.

Abhängig vom Typ der zu untersuchenden Mutter muss der Gewindeüberstand 2 bis 7 Gewindegänge betragen, wenn die Mutter auf der Referenzauflageplatte oder Referenzunterlegscheibe aufliegt. Die Gewindelänge muss so groß sein, dass mindestens 2 volle Gewindegänge innerhalb der Klemmlänge liegen, wenn die Mutter angezogen ist. Die Referenzschraube muss eine flache Kuppe mit Fase aufweisen. Das Gewinde darf keine Grate und Verunreinigungen aufweisen, die den Anziehvorgang beeinflussen könnten.

8

Versuch unter Normbedingungen

Für diesen Versuch müssen ein Versuchsstand und ein Versuchsaufbau nach 6.1 und 6.2 und Referenzteile nach Abschnitt 7 benutzt werden.

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Im Schiedsversuch dürfen die Teile nicht innerhalb von 24 h nach dem Aufbringen des Überzuges geprüft werden. Die Referenzteile müssen Raumtemperatur aufweisen. Wenn nicht anders vereinbart, dürfen die Referenzteile (Referenzschrauben, Referenzmuttern, Referenzauflageplatten oder Referenzscheiben) nur einmal verwendet werden. Wenn Versuche mit wiederbenutzten Referenzauflageplatten durchgeführt werden, muss der Ausgangszustand eindeutig identifiziert werden können. Die Referenzschraube oder die Referenzmutter muss auf der einen Seite des Versuchsaufbaus und die Referenzauflageplatte oder Referenzunterlegscheibe muss auf der anderen Seite gegen Verdrehen gesichert sein. Die Versuchsteile sind in den Versuchsstand einzubauen und Mutter oder Schraubenkopf sind, je nachdem, welches Teil sich frei drehen kann, durch Aufbringen des Anziehdrehmomentes anzuziehen (siehe Bild 1). Die Versuchsbedingungen müssen eindeutig bestimmbar sein (siehe Abschnitt 11), und der Versuch muss unter gleich bleibenden Bedingungen durchgeführt werden. Sofern nicht anders vereinbart, muss die Anziehdrehzahl 10 r/min bis 40 r/min für Gewinde M3 bis M16 und 5 r/min bis 15 r/min für Gewinde größer M16 und bis M39 betragen. Die Drehgeschwindigkeit muss konstant sein.

9

Versuch unter besonderen Bedingungen

Für den Versuch sind ein Versuchsstand und ein Versuchsaufbau nach 6.1 und 6.2 zu benutzen. Jedoch müssen die Referenzschraube, Referenzmutter, Referenzauflageplatte oder Referenzscheibe und auch die Anziehgeschwindigkeit den zwischen den Vertragspartnern vereinbarten besonderen Bedingungen entsprechen. Wenn die Referenzteile nicht den Vorgaben nach 7.2 bis 7.4 entsprechen, müssen sie eindeutig im Versuchsbericht beschrieben sein. Wenn Kombischrauben oder Kombimuttern untersucht werden sollen, müssen die Vertragspartner die Versuchsbedingungen, z. B. ob die Scheibe während des Versuchs gegen Verdrehen zu sichern ist, vereinbaren.

12

EN ISO 16047:2005 (D)

10 Versuchsauswertung 10.1 Bestimmung des K-Faktors K Der K-Faktor wird aus dem Drehmoment/Vorspannkraft-Verhältnis nach folgender Gleichung bestimmt: K=

T Fd

Wenn nicht anders vereinbart, muss die Bestimmung bei einem Vorspannkraftniveau erfolgen, das 75 % der Prüfkraft (0,75 Fp) des Referenzteiles oder des Prüfteiles beträgt, wobei der kleinere Wert gilt.

10.2 Bestimmung der Gesamtreibungszahl µtot Auf der Grundlage der Gleichung für das Anziehdrehmoment T von Kellermann und Klein [1] ⎤ ⎡ ⎥ ⎢ 1 P + 1,154 × π × µ × d D d + th 2 h⎥ T =F×⎢ × + µb × o P 4 ⎥ ⎢2 π − 1,154 × µ th × ⎥ ⎢ d2 ⎦ ⎣

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wird die Gesamtreibungszahl µtot aus dem Verhältnis Anziehdrehmoment/Klemmkraft über die folgende Näherungsgleichung bestimmt. T P − F 2π µ tot = 0,577 d 2 + 0,5 Db

Dabei ist Db =

Do + d h

2

ANMERKUNG Der Fehler, der durch diese Näherung auftritt, ist ungefähr 1 % bis 2 %, was im Zusammenhang mit dieser Rechnung vernachlässigbar ist.

Wenn der wirkliche (gemessene) Wert von Db verwendet werden soll, muss dies zwischen den Vertragsparteien vereinbart werden. Die Gesamtreibungszahl ist nur sinnvoll, um einen Vergleich zwischen unterschiedlichen Reibungsbedingungen von Schraubenverbindungen durchzuführen. Die Gleichung für die Gesamtreibungszahl basiert auf der Annahme, dass die Gewindereibungszahl und die Reibungszahl in den Auflageflächen gleich sind. Wenn nicht anders vereinbart, muss die Bestimmung bei einem Vorspannkraftniveau erfolgen, das 75 % der Prüfkraft (0,75 Fp) des Referenzteiles oder des Prüfteiles beträgt, wobei der kleinere Wert gilt.

13

EN ISO 16047:2005 (D)

10.3 Bestimmung der Gewindereibungszahl µth Die Gewindereibungszahl wird aus dem Drehmoment/Vorspannkraft-Verhältnis nach folgender Gleichung bestimmt: T th

P − F π 2 µth = 0,577 d 2

Wenn nicht anders vereinbart, muss die Bestimmung bei einem Vorspannkraftniveau erfolgen, das 75 % der Prüfkraft (0,75 F p) des Referenzteiles oder des Prüfteiles beträgt, wobei der kleinere Wert gilt. ANMERKUNG Das Gewindedrehmoment kann aus den Messungen des Anziehdrehmoments und des Auflagedrehmoments entsprechend der Gleichung

Tth = T − Tb berechnet werden.

10.4 Bestimmung der Reibungszahl in der Kopf- oder Mutterauflage µb Die Reibungszahl in der Kopf- oder Mutterauflage wird aus dem Drehmoment/Vorspannkraft-Verhältnis nach folgender Gleichung bestimmt:

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µb =

Tb 0,5 Db × F

Dabei gilt für eine ringförmige Auflagefläche Db =

Do + d h 2

Wenn der wirkliche (gemessene) Wert von Db verwendet werden soll, muss dies zwischen den Vertragsparteien vereinbart werden. Wenn nicht anders vereinbart, muss die Bestimmung bei einem Vorspannkraftniveau erfolgen, das 75 % der Prüfkraft (0,75 Fp) des Referenzteiles oder des Prüfteiles beträgt, wobei der kleinere Wert gilt. ANMERKUNG Das Auflagedrehmoment in der Kopf- oder Mutterauflage kann aus den Messungen des Anziehdrehmoments und des Gewindedrehmoments entsprechend der Gleichung

Tb = T − Tth berechnet werden.

10.5 Bestimmung der Vorspannkraft an der Streckgrenze Fy Die Vorspannkraft an der Streckgrenze ist aus dem Vorspannkraft/Drehwinkel-Verhältnis oder einem gleichwertigen Verhältnis zu bestimmen. Es gibt mehrere Verfahren zur Bestimmung der Vorspannkraft an der Streckgrenze. Das anzuwendende Verfahren ist zwischen den Vertragspartnern zu vereinbaren.

14

EN ISO 16047:2005 (D)

10.6 Bestimmung des Anziehdrehmoments an der Streckgrenze Ty Das Drehmoment an der Streckgrenze ist aus dem Vorspannkraft/Drehwinkel-Verhältnis oder dem Drehmoment/Vorspannkraft-Verhältnis zu bestimmen. Es gibt mehrere Verfahren zur Bestimmung des Anziehdrehmomentes an der Streckgrenze. Das anzuwendende Verfahren ist zwischen den Vertragspartnern zu vereinbaren.

10.7 Bestimmung der Bruchkraft Fu Die Bruchkraft ist aus der Messung der maximalen Vorspannkraft, die während des Versuchs erreicht wird, zu bestimmen. Der Versuch ist bis zum Bruch des Verbindungselementes mit Gewinde durchzuführen. Wenn sich das Abstreifen des Gewindes andeutet, sollte der Versuch sofort nach Überschreiten der maximalen Vorspannkraft abgebrochen werden, da sich die abgestreiften Verbindungselemente nur schwer aus der Versuchseinrichtung entfernen lassen.

10.8 Bestimmung des Bruchdrehmomentes Tu Das Bruchdrehmoment ist aus der Messung des maximalen Bruchdrehmomentes, das während des Versuchs erreicht wird, zu bestimmen. Der Versuch ist bis zum Bruch des Verbindungselementes mit Gewinde durchzuführen. Wenn sich das Abstreifen des Gewindes andeutet, sollte der Versuch sofort nach Überschreiten des maximalen Bruchdrehmomentes abgebrochen werden, da sich die abgestreiften Verbindungselemente nur schwer aus der Versuchseinrichtung entfernen lassen.

11 Versuchsbericht

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11.1 Allgemeines Wenn über Anziehdaten berichtet wird, müssen die Versuchsbedingungen klar definiert sein. Der Versuchsbericht muss folgende Informationen enthalten, wobei Abweichungen von dieser Internationalen Norm deutlich erkennbar gemacht werden müssen.

11.2 Beschreibung der zu prüfenden Verbindungselemente 11.2.1 Schrauben und Stiftschrauben Verbindliche Informationen: a)

Normbezeichnung bei genormten Verbindungselementen;

b)

berechneter Wert von Db;

c)

Art, Festigkeitsklasse, Gewinde, Schraubenlänge bei nicht genormten Verbindungselementen;

d)

Oberflächenüberzug;

e)

Schmierung;

f)

Herstellverfahren des Gewindes.

Informationen, sofern gefordert: g)

Ist-Werte der mechanischen Eigenschaften (Zugfestigkeit oder Härte);

h)

Oberflächenrauheit;

i)

Herstellverfahren des Verbindungselementes;

j)

weitere Informationen.

15

EN ISO 16047:2005 (D)

11.2.2 Muttern Verbindliche Informationen: a)

Normbezeichnung bei genormten Verbindungselementen;

b)

berechneter Wert von Db;

c)

Art, Festigkeitsklasse, Gewinde, Mutterhöhe bei nicht genormten Verbindungselementen;

d)

Oberflächenüberzug;

e)

Schmierung;

f)

Herstellverfahren des Gewindes.

Informationen, sofern gefordert: g)

Ist-Härte;

h)

Oberflächenrauheit;

i)

Herstellverfahren des Verbindungselementes;

j)

weitere Informationen.

11.2.3 Unterlegscheiben

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Verbindliche Informationen: a)

Normbezeichnung bei genormten Scheiben;

b)

Maße und Toleranzen bei nicht genormten Unterlegteilen;

c)

Oberflächenzustand;

d)

Ist-Härte.

Informationen, sofern gefordert: e)

Oberflächenrauheit;

f)

Herstellverfahren;

g)

weitere Informationen.

11.3 Beschreibung der Referenzteile 11.3.1 Referenzschrauben Entweder

⎯ Beschreibung der Referenzschraube oder der Referenzschraube nach 7.4 oder ⎯ für den Versuch unter besonderen Bedingungen, Beschreibung nach 11.2.1.

16

EN ISO 16047:2005 (D)

11.3.2 Referenzmuttern Entweder

⎯ Beschreibung der Referenzmutter nach 7.3 oder ⎯ für den Versuch unter besonderen Bedingungen, Beschreibung nach 11.2.2. 11.3.3 Referenzunterlegteile Entweder

⎯ Beschreibung des Referenzunterlegteils nach 7.2 oder ⎯ für den Versuch unter besonderen Bedingungen, Beschreibung nach 11.2.3.

11.4 Prüfmaschine

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Folgende Informationen sind zu geben: a)

Leistung;

b)

Typ und Messbereiche der Messeinrichtungen;

c)

Anziehdrehzahl;

d)

Antrieb (manuell oder kraftbetrieben).

11.5 Versuchsaufbau Folgende Informationen sind zu geben: a)

Klemmlänge Lc;

b)

Länge des vollständigen Gewindes zwischen den Auflageflächen Lt;

c)

angetriebenes Teil (Schraube oder Mutter).

11.6 Umgebungsbedingungen Folgende Informationen sind zu geben: a)

Temperatur;

b)

Luftfeuchtigkeit.

11.7 Besondere Bedingungen Diese sind zwischen den Vertragspartnern zu vereinbaren.

17

EN ISO 16047:2005 (D)

11.8 Versuchsergebnisse 11.8.1 Gemessene Werte Folgende Informationen sind zu geben: a)

Anzahl der Proben;

b)

Db-Wert, sofern nicht nach 10.2 oder 10.4 berechnet;

c)

Drehmoment bei einer festgelegten Klemmkraft oder bei einem festgelegten Drehmoment;

d)

Drehwinkel (falls gefordert).

11.8.2 Ermittelte Werte (je nachdem, welcher gefordert wird)

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Folgende Informationen sind zu geben: a)

K-Faktor;

b)

Drehmoment/Klemmkraft-Verhältnis T/F oder F/T;

c)

Gesamtreibungszahl µtot;

d)

Reibungszahl im Gewinde µth;

e)

Reibungszahl in der Mutter- oder Kopfauflage µb.

11.8.3 Andere Ergebnisse Folgende Informationen sind zu geben: a)

Ergebnisse, die zwischen den Vertragspartnern vereinbart wurden;

b)

andere Beobachtungen.

18

EN ISO 16047:2005 (D)

Literaturhinweise

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[1]

Kellermann, R. und Klein, H.-C., Untersuchungen über den Einfluss der Reibung auf Vorspannung und Anzugsmoment von Schraubenverbindungen; Sonderdruck aus Zeitschrift „Konstruktion“ 1955, Nummer 2, Springer-Verlag — Berlin/Göttingen/Heidelberg

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EN ISO 16047:2005 (D)

Anhang ZA (normativ) Normative Verweisungen auf internationale Publikationen mit ihren entsprechenden europäischen Publikationen

Diese Europäische Norm enthält durch datierte oder undatierte Verweisungen Festlegungen aus anderen Publikationen. Diese normativen Verweisungen sind an den jeweiligen Stellen im Text zitiert, und die Publikationen sind nachstehend aufgeführt. Bei datierten Verweisungen gehören spätere Änderungen oder Überarbeitungen dieser Publikationen nur zu dieser Europäischen Norm, falls sie durch Änderung oder Überarbeitung eingearbeitet sind. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe der in Bezug genommenen Publikation (einschließlich Änderungen).

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ANMERKUNG Ist eine internationale Publikation durch gemeinsame Abweichungen modifiziert worden, gekennzeichnet durch (mod.), dann gilt die entsprechende EN/HD.

Publikation

Jahr

Titel

EN/HD

Jahr

ISO 273

1979

Fasteners — Clearance holes for bolts and screws

EN 20273

1991

ISO 898-1

1999

Mechanical properties of fasteners made of carbon steel and alloy steel — Part 1: Bolts, screws and studs

EN ISO 898-1

1999

ISO 898-2

1992

Mechanical properties of fasteners — Part 2: Nuts with specified proof load values — Coarse thread

EN 20898-2

1993

ISO 4042

1999

Fasteners — Electroplated coatings

EN ISO 4042

1999

ISO 4759-3

2000

Tolerances for fasteners — Part 3: Plain washers for bolts, screws and nuts — Products grades A and C

EN ISO 4759-3

2000

ISO 4762

1997

Hexagon socket head cap screws

EN ISO 4762

1997

ISO 7093-1

2000

Plain washers — Large series — Part 1: Product grade A

EN ISO 7093-1

2000

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