Standard STD 5511,72 Volvo Group

Dept 6850 Issue 2 Established 2009-03 JOG Page 1(8)

FASTENERS FÄSTELEMENT

Friction properties for bolts, screws and nuts with ISO metric screw threads

Friktionsegenskaper för skruvar och muttrar med metriska ISO-gängor

Test method Provningsmetod

Orientation Orientering This issue differs from issue 1 in that the standard no longer applies to new designs for Volvo Car Corporation.

Denna utgåva skiljer sig från utgåva 1 genom att standarden ej längre gäller för nykonstruktion för Volvo Personvagnar.

For new designs, standard VCS 5511,719 shall be used for Volvo Car Corporation.

För nykonstruktion skall istället standard VCS 5511,719 användas för Volvo Personvagnar.

Contents Innehåll 1 Scope and field of application 1 Omfattning och tillämpning

2 Abbreviations and definitions 2 Förkortningar och definitioner

3 Apparatus 3 Provutrustning

4 Test joints 4 Provförband

5 Test procedure 5 Provförfarande

6 Quantity measured 6 Uppmätt storhet

7 Evaluation and report 7 Utvärdering och rapportering

1 Scope and field of application 1 Omfattning och tillämpning This standard specifies a test method for the determi-nation of friction properties of bolts, screws and nuts in standardized screw joints. The standard is only ap-plicable to products already approved. The friction coefficient measured is not intended for calculation reasons or for specifying assembly tor-ques. It can be used for comparison or for in-process inspection of bolts, screws and nuts in screw joints

Denna standard beskriver en provningsmetod för be-stämning av friktionsegenskaper hos skruvar och muttrar i standardiserade skruvförband. Standarden är endast tillämplig på redan godkända produkter.

Den uppmätta friktionskoefficienten är inte avsedd att användas som beräkningsunderlag eller för att speci-ficera åtdragningsmoment. Den kan användas för jämförelse eller för processkontroll av skruvar och muttrar i skruvförband

- with coarse pitch thread M1,6 to M39, and fine pitch thread M8 x 1 to M39 x 3

- med gängor med grov delning M1,6 - M39 och med fin delning M8 x 1 - M39 x 3

- with triangular ISO thread according to STD 5081,03

- med triangulära ISO-gängor enligt STD 5081,03

- with diameter/pitch combinations according to ISO 261 and ISO 262

- med diameter/delningskombinationer enligt ISO 261 och ISO 262

- with thread tolerances according to ISO 965-1 and ISO 965-2

- med gängtoleranser enligt ISO 965-1 och ISO 965-2

- made of carbon or alloy steel - tillverkade av olegerat eller legerat stål

This standard does not apply to nuts in propertyclas-ses < 8.

Standarden gäller inte för provning av muttrar i håll-fasthetsklasser < 8.

The intention is to work out the instructions for proper-ties of a general character so as to reach the following

Avsikten är att för egenskaper av generell karaktär utforma anvisningarna så att följande mål uppnås:

Standard STD 5511,72 Volvo Group

Issue 2 Page 2(8)

aims: - to present manufacturers of fasteners possibilities

to offer their products under uniform technical con-ditions

- erbjuda tillverkare av fästelement möjligheter att offerera sina produkter under enhetliga tekniska villkor

- to present users of fasteners possibilities to ana-lyse their fasteners by means of standardized technical information

- ge förbrukare av fästelement möjlighet att analy-sera sina fästelement med hjälp av standardiserad teknisk information

- to give the test staff a document to be used for instruction and training

- ge provpersonal ett dokument som kan användas vid instruktion och utbildning

2 Abbreviations and definitions 2 Förkortningar och definitioner d = nominal screw diameter (mm) d = nominell skruvdiameter (mm)

dh = clearance hole of test washer (mm) dh = provbrickans frigående hål (mm)

d2 = basic pitch diameter of thread d2 = gängans nominella medeldiameter

dw min = minimum outside diameter of bearing surface for the fastener that is turned during tightening (mm)

dw min = minimum ytterdiameter för anliggningsplan för det fästelement som roterar vid åt-dragningen (mm)

Dk = friction diameter against base (mm)

Dd d

kw h=

+min max2

Dk = friktionsdiameter mot underlag (mm)

Dd d

kw h=

+min max2

μ = friction coefficient (resulting) μ = friktionskoefficient (resulterande)

P = thread pitch (mm) P = gängans delning (mm)

FF = clamp force (kN) FF = förspänningskraft (kN)

Mv = tightening torque (Nm) Mv = åtdragningsmoment (Nm)

X = arithmetical mean value X = aritmetiskt medelvärde

Sn-1 = standard deviation (all dispersions in this standard refer to 3S)

Sn-1 = standardavvikelse (samtliga spridningsmått i denna standard avser 3S)

3 Apparatus 3 Provutrustning The apparatus consists of the following three principal parts: - tightening tools - force and torque transducers - instruments

Provutrustningen består av tre huvuddelar: - åtdragningsverktyg - kraft- och momentgivare - instrument

For the complete unit the accuracy shall be such that the total error in measurement is maximum ± 5 %.

För den kompletta anläggningen skall noggrannheten vara sådan att totalt mätfel maximalt är ± 5 %.

The testing equipment shall be capable of applying tightening torque on nut, screw or bolt head either automatically or manually without generating lateral forces on the nut or on the screw head. It shall be possible to vary the tightening speed.

Provningsutrustningen skall automatiskt eller manuellt med konstant varvtal kunna anbringa ett åtdragnings-moment på muttern eller skruvhuvudet utan att gene-rera sidokrafter på muttern eller på skruvhuvudet. Åt-dragningshastigheten bör kunna varieras.

The testing equipment shall be equipped with a device for measuring of the total torque. The accuracy of the measuring device shall be such that the total error in measurement is maximum ± 2 % .

Provningsutrustningen skall vara försedd med en an-ordning för mätning av det totala momentet. Noggrannheten hos mätanordningen skall vara sådan att det totala mätfelet är högst ± 2 % av det aktuella mätvärdet.

It shall be possible to use clearance holes in accor- Frigående hål enligt ISO 273 skall kunna användas.

Standard STD 5511,72 Volvo Group

Issue 2 Page 3(8)

dance with ISO 273. It shall be possible to fix mating parts to prevent turning in relation to the part on which tightening is performed.

Motgående artiklar skall kunna fixeras mot rotation relativt den artikel på vilken åtdragningen sker.

The instrument section shall permit a continuous re-cording of the entire tightening sequence and may be of either analogue or digital type.

Instrumentdelen skall medge en kontinuerlig regist-rering av hela åtdragningsförloppet och kan vara av antingen analog eller digital typ.

4 Test joints 4 Provförband

3)

1)

4dmin

2P min

4)

5)

47

PP max

min

2)

1) Clamping force measuring device 1) Klämkraftsgivare 2) Test device 2) Provfixtur 3) Test bolt 3) Provskruv 4) Test washer 4) Provbricka 5) Test nut 5) Provmutter

Fig. 1 Test assembly for the test of a nut / Provförband för provning av mutter

2P min

27

PP max

min

3)

1)

4)

5)

2)

1) Clamping force measuring device 1) Klämkraftsgivare 2) Test device 2) Provfixtur 3) Test nut 3) Provmutter 4) Test washer 4) Provbricka 5) Test bolt 5) Provskruv

Fig. 2 Test assembly for the test of a screw / Provförband för provning av skruv

The washer shall be placed under the fastener that is turned during tightening. The washer shall be pre-vented from rotating.

Brickan skall placeras under det fästelement på vilket det vridande momentet anbringas. Brickan skall vara säkrad mot rotation.

Standard STD 5511,72 Volvo Group

Issue 2 Page 4(8)

4.1 Bolt for testing of nuts 4.1 Skruv för mutterprovning The bolt shall be of a property class according to STD 7121,11 corresponding to the property class according to STD 7141,09 of the nut to be tested, however not less than property class 8.8.

Skruven skall ha hållfasthetsklass enligt STD 7121,11 motsvarande den provade mutterns hållfasthetsklass enligt STD 7141,09, dock lägst hållfasthetsklass 8.8

The bolt shall be uncoated (free from dirt and oil) and manufactured to tolerance class 6g according to ISO 965-2. All bolt threads shall be rolled.

Skruven skall vara obehandlad (fri från smuts och olja) och med gängtolerans 6g enligt ISO 965-2. Alla gängor på skruvar skall vara rullade.

Bolt length shall be such that a minimum of four to seven thread pitches as measured from the end of the bolt will protrude through the nut when the nut is seated against the test washer. Thread length shall be such that a minimum of two full threads are within the grip after the nut is seated. The bolt shall have a point that is flat and chamfered. The thread surface shall be free of burrs or other imperfections that might affect an accurate determination of the performance of the nut.

Skruvlängden skall vara sådan att en längd mot-svarande fyra till sju gängdelningar, mätt från skruv-änden, skjuter ut utanför muttern, när den ligger an mot brickan. Gänglängden skall vara sådan att minst två fulla gängor finns inom klämlängden när mutter dragits åt. Skruvänden skall vara plan och fasad. Gängan skall vara fri från grader eller andra defekter som kan påverka ett korrekt fastställande av det frik-tionsmoment som utvecklas av muttern.

4.2 Test washer 4.2 Bricka för provning Washers used when testing bolts and screws of prop-erty class ≤ 8.8 and nuts of property class ≤ 8 shall be made from cold rolled steel sheet and have a hard-ness between 200 HV and 250 HV.

Brickor som används vid provning av skruvar i håll-fasthetsklass ≤ 8.8 och muttrar i hållfasthetsklass ≤ 8 skall vara tillverkade av kallvalsad plåt och ha en hårdhet mellan 200 HV och 250 HV.

Washers used when testing bolts and screws of prop-erty class 10.9 and nuts of property class 10 shall have a hardness between 300 HV and 400 HV.

Brickor som används vid provning av skruvar i håll-fasthetsklass 10.9 och muttrar i hållfasthetsklass 10 skall ha en hårdhet mellan 300 HV och 400 HV

Washers used when testing bolts and screws of prop-erty class 12.9 and nuts of property class 12 shall have a hardness between 350 HV and 450 HV.

Brickor som används vid provning av skruvar i håll-fasthetsklass 12.9 och muttrar i hållfasthetsklass 12 skall ha en hårdhet mellan 350 HV och 450 HV.

Washers shall be uncoated (free from dirt and oil). Brickor skall vara obehandlade (fria från smuts och olja).

The outside diameter of the washers shall exceed the maximum width across corners or maximum flange diameter for nuts, bolts and screws respectively.

Brickornas ytterdiameter skall vara större än max mått över hörn eller max flänsdiameter för muttrar respek-tive skruvar.

Clearance holes and the thickness of washers shall be in accordance with table 1.

Frigående hål och tjocklek hos brickor skall vara enligt tabell 1.

The faces must be flat and parallel within a tolerance of 4 % of the specified minimum thickness according to table 1. The surface roughness of both faces must not exceed Ra 1,6 according to STD 5068,04.

Anliggningsytorna skall vara plana och parallella inom 4 % av den specificerade minsta tjockleken enligt tabell 1. Ytjämnheten för båda anliggningsytorna får inte överstiga Ra 1,6 enligt STD 5068,04.

Test washers must be designed in such a way that they can be prevented from rotation in the test equip-ment during tightening of the nut, bolt or screw. Any device used to prevent rotation must not intrude within a diameter equal to the maximum width across cor-ners or maximum flange diameter for nuts, bolts and screws respectively.

Brickorna skall vara utförda så att de kan låsas mot rotation i provutrustningen vid åtdragning av muttern eller skruven. Eventuell anordning använd för att för-hindra rotation av brickan får inte inkräkta inom en diameter motsvarande max mått över hörn eller max flänsdiameter för muttrar respektive skruvar.

Alternatively, multi-holed plates may be used provided Alternativt kan en plåt med flera hål användas under

Standard STD 5511,72 Volvo Group

Issue 2 Page 5(8)

that they conform to the requirements for hardness, hole dimensions and surface conditions. The width of the plate and the distance between the holes shall not be less than the specified minimum outside diameter of the test washer.

förutsättning att kraven på hårdhet, dimensioner och ytjämnhet innehålls. Plåtens bredd och avståndet mellan hålen får inte vara mindre än det minimimått som specificerats för brickans ytterdiameter.

. Tabell/Table 1 - Provbrickans dimensioner/Dimensions of test washer Frigående hål Clearance hole

Tjocklek Thickness

Nominell gängstorlek Nominal thread diameter max min min 1,6 1,8 1,7 0,25 2 2,3 2,2 0,25 2,5 2,8 2,7 0,45 3 3,3 3,2 0,45 3,5 3,8 3,7 0,45 4 4,4 4,3 0,7 4,5 4,9 4,8 0,8 5 5,4 5,3 0,9 6 6,6 6,4 1,4 7 7,6 7,4 1,4 8 8,6 8,4 1,4 10 10,7 10,5 1,8 12 13,2 13 2,3 14 15,2 15 2,3 16 17,2 17 2,7 18 19,2 19 2,7 20 21,2 21 2,7 22 23,2 23 2,7 24 25,2 25 3,7 27 28,3 28 3,7 30 31,3 31 3,7 33 34,6 34 4,4 36 37,6 37 4,4 39 39,6 40 5,4

Alla mått är i mm/All dimensions are given in millimetres

4.3 Nut for testing of bolts and screws 4.3 Mutter för skruvprovning The nut shall be manufactured in accordance with ISO 4032 and be of a property class according to STD 7141,09 corresponding to the property class according to STD 7121,11 of the bolt or screw to be tested, however not less than property class 8.

Muttern skall vara utförd enligt ISO 4032 och ha håll-fasthetsklass enligt STD 7141,09 motsvarande den provade skruvens hållfasthetsklass enligt STD 7121,11 , dock lägst hållfasthetsklass 8.

The nut shall be uncoated (free from dirt and oil) and manufactured to tolerance class 6H according to ISO 965-2.

Muttern skall vara obehandlad (fri från smuts och olja) och med gängtolerans 6H enligt ISO 965-2.

Standard STD 5511,72 Volvo Group

Issue 2 Page 6(8)

5 Test procedure 5 Provförfarande The test shall be carried out at an ambient tempera-ture of 10 °C - 35 °C using a clamping force measur-ing device in accordance with section 4.

Provning skall utföras vid en omgivningstemperatur på 10 °C - 35 °C varvid en kraftregistrerande utrustning enligt avsnitt 4 används.

Unless otherwise specified, each determination of the friction properties of the type of joint shall include 20 test assemblies. A new screw and tapped hole and a new base shall be used for every assembly.

Varje bestämning av en förbandstyps friktionsegen-skaper skall om inte annat anges omfatta 20 st prov-monteringar. För varje montering skall en ny skruv och invändig gänga samt ett nytt underlag användas.

The tightening shall be carried out without interruption and at a recommended constant speed of 10 r/min. The tightening speed may not exceed 25 r/min.

Åtdragningen skall ske utan avbrott och med en re-kommenderad konstant hastighet på 10 r/min. Hastig-heten får ej överskrida 25 r/min.

The actual tightening speed shall be recorded in the test report.

Den verkliga åtdragningshastigheten skall redovisas i provningsprotokollet.

The measuring quantities in question are continuously registered during the entire tightening procedure. It is normally interrupted when the desired prestressing force is achieved.

De aktuella mätstorheterna registreras kontinuerligt under hela åtdragningsförloppet. För att underlätta demontering avbryts detta normalt när önskad för-spänningskraft uppnåtts.

6 Quantity measured 6 Uppmätt storhet One position on the load/torque curve shall be deter-mined. This point is marked on the tightening curve outlined in figure 3.

En punkt på kraft/momentkurvan skall bestämmas. Denna har markerats på ett åtdragningsförlopp som beskrivs i figur 3.

2)

Ff (kN)

Mv (Nm)

1)

1) Friction 1) Friktion 2) 75 % of the proof load of the bolt or screw accord-

ing to ISO 898-1 2) 75 % av skruvens provkraft enligt ISO 898-1

Fig 3 Quantity measured / Uppmätt storhet

Standard STD 5511,72 Volvo Group

Issue 2 Page 7(8)

The resulting friction coefficient μ is calculated at a prestressing force of 75 % of the proof load for the relevant property class according to ISO 898-1 in accordance with the following formula

μ =−

+

MF

P

D

v

F

kd

0 16

0 58 0 52

,

, ,

Den resulterande friktionskoefficienten μ beräknas vid en förspänningskraft som är 75 % av skruvens prov-kraft för hållfasthetsklassen enligt ISO 898-1 enligt formeln

μ =−

+

MF

P

D

v

F

kd

0 16

0 58 0 52

,

, ,

7 Evaluation and report 7 Utvärdering och rapportering

7.1 Evaluation 7.1 Utvärdering For each group of results (≥ 20) the arithmetical mean value X and the standard deviation Sn-1 shall be calculated in accordance with the formula below.

För varje grupp av mätvärden (≥ 20 st) beräknas arit-metiska medelvärdet X samt standardavvikelsen Sn-1 enligt formeln nedan.

∑=n

1=iXi

n1X

SX Xnn

n− =

−

−∑

1

2

1( )

7.2 Report 7.2 Rapport The following data shall be recorded in the test report: Följande data skall anges i provningsrapporten:

- Arithmetical mean value, X - Aritmetiskt medelvärde, X

- Standard deviation, Sn-1 - Standardavvikelse, Sn-1

- Number of assemblies - Antal provförband

- Tightening speed - Åtdragningshastighet

- Type of surface coating - Typ av ytbehandling

- Age of surface coating - Ålder på ytbehandling

- Lubricant - Smörjmedel

- Property class - Hållfasthetsklass

- Hardness of test washer and manufacturing method

- Provbrickans hårdhet och tillverkningsmetod

- Test object - Provobjekt

- Cleaning method of test object - Rengöringsmetod för provobjekt

- Testing equipment - Provningsutrustning

Standard STD 5511,72 Volvo Group

Issue 2 Page 8(8)

Provningsrapport Test report