Richtlinie für die Herstellung feuerverzinkter ... - GAV Verzinken

Richtlinie für die HerstellungfeuerverzinkterSchraubenStand Juli 2009Gemeinsam herausgegeben von:DEUTSCHER SCHRAUBENVERBAND E.V.Informations-Centrum-Schrauben

1. Anwendungsbereich und ZweckDiese Richtlinie findet Anwendung bei der Herstellung der in der Bauregelliste aufgeführten feuerverzinktenSchrauben der Festigkeitsklassen 4.6, 5.6, 8.8 und 10.9 nach DIN EN ISO 898-1 zurVerwendung im Stahlbau. Sie setzt die in Forschungsprojekten der Gemeinschaftsforschung im GAVund DSV gewonnenen Erkenntnisse zur Vermeidung von Anrissen infolge flüssigmetallinduzierterRissbildung und von Sprödbrüchen an hochfesten Schrauben infolge Wasserstoffversprödung zurAnwendung in der Herstellungspraxis um.Sie dient damit dem Ziel, Anrisse durch flüssigmetallinduzierte Rissbildung und Sprödbrücheauszuschließen und die Produktsicherheit zu gewährleisten. Sie beschreibt besondere Maßnahmen ineinzelnen Stufen des Fertigungsprozesses.2. Herstellerqualifikation und werkseigene ProduktionskontrolleDer Schraubenhersteller und der von ihm beauftragte Feuerverzinkungsbetrieb müssen über einzertifiziertes Qualitätsmanagementsystem verfügen. Die Verfahrensweisen, zu prüfenden Merkmale,Zeitpunkte und Prüfumfänge der werkseigenen Produktionskontrolle sind vom jeweiligen Prozessverantwortlichenfestzulegen.Es sind mechanische Eigenschaften jedes Fertigungsloses nachzuweisen. Die Ergebnisse derwerkseigenen Produktionskontrolle sind 10 Jahre aufzubewahren und müssen bei Bedarf verfügbarsein.Feuerverzinkte Schraube-Mutter-Kombinationen und vorspannbare Garnituren aus Schraube, Mutterund Scheiben sind in feuerverzinkter Ausführung von einem Hersteller zu verwenden.3. Besondere Maßnahmen im HerstellprozessIn nachfolgender Tabelle sind die besonderen, über die Anforderungen der Produktnormen undTechnischen Lieferbedingungen hinausgehenden Maßnahmen bei der Herstellung von verzinktenStahlbauschrauben aufgeführt, deren Beachtung in vorliegenderRichtlinie empfohlen wird.Festigkeitsklassen4.6 und 5.6Festigkeitsklasse8.8Festigkeitsklasse10.93.1VerwendungFeuerverzinkte Garnituren,bestehend aus Schraube undMutter, gemeinsam verpacktFeuerverzinkte Garnituren, bestehendaus Schraube, Mutter undScheiben mit Kennzeichen desgleichen Herstellers, getrennt verpacktund beliebig kombinierbarFeuerverzinkte Garnituren, bestehendaus Schraube, Mutter und Scheiben mitKennzeichen des gleichen Herstellers,getrennt verpackt und beliebig kombinierbar3.2WerkstoffBegrenzung des P- und S-Gehaltesauf maximal 0,02 %, Summe von Pund S maximal 0,03 %, Nachweisdurch SchmelzenanalyseWerkstoffreinheit: Gesamt-Summenkennwert gemäß DIN 50602 1)K3 < 20Begrenzung des P- und S-Gehaltes aufmaximal 0,02 %, Summe von P und Smaximal 0,03 %, Nachweis durchSchmelzenanalyseWerkstoffreinheit: Gesamt-Summenkennwert gemäß DIN 50 602 1)K3 < 203.3FormgebungGewindetoleranz vor derFeuerverzinkung 6az nachDIN ISO 965-4, entsprechendDIN EN ISO l0684: 2003-02mit Abmaß in der SchraubeGewindetoleranz vor der Feuerverzinkung6az nach DIN ISO 965-4,entsprechendDIN EN ISO l0684: 2003-02 mitAbmaß in der SchraubeIndividuelle Kennzeichnung derSchrauben für jede Fertigungschargedurch gesonderte KopfkennungFertigung gemäß den Festlegungen inDIN EN 14399-4 und DIN EN 14399-8,d.h. gegenüber normalen Sechskantschraubenvergrößerter Radius unterKopfGewindetoleranz vor der Feuerverzinkung6ggerolltes Gewinde mit sorgfältig verrundetemGewindeauslaufEinschränkung zulässiger Oberflächenfehlernach DIN EN 26157-3 für spezielleAnforderungen

Anhang A1Arbeitsanweisung für die Verspannprüfung zur Überwachung der Wirksamkeit von Inhibitoren zurVerringerung des H-Gefährdungspotenzials von inhibierten Salzsäurebeizen1. ZweckDiese Arbeitsanweisung (AA) stellt die Prüfvorschrift für Verspannversuche an wasserstoffbeladenenWellensicherungsringen mit der Verspannvorrichtungen dar. Sie legt die bei der Prüfung einzuhaltendeVorgehensweise hinsichtlich der Durchführung der Prüfung und Dokumentation fest und beschreibt diebei der Prüfung zu beachtenden Fehlermöglichkeiten.2. Beschreibung2.1 AllgemeinesZur Bewertung von Salzsäurebeizen hinsichtlich ihres Gefährdungspotentials zur Begünstigung einerwasserstoffinduzierten Sprödbruchbildung bei Bauteilen aus Vergütungsstählen, werden Wellensicherungsringe(WSR - DIN 471) verschiedener Härten in aus dem laufenden Produktionsprozess entnommenenBeizbadproben gebeizt und anschließend max. 5 Minuten nach dem Beizprozess in der Verspanneinrichtungverspannt und dabei einer definierten Biegezugspannung ausgesetzt.2.2 PrüfeinrichtungEine Verspannvorrichtung stellt auf jeweils zwei Seiten zehn Einzel-Prüfplätze zur Verfügung.Somit können in einer Verspannvorrichtung unabhängig von einander zwei Versuchsreihená 10 WSR geprüft werden.Bild 1: WSR-Verspannvorrichtung2.3 PrüfungJede zu prüfende Versuchsreihe ist im Prüfprotokoll zu bezeichnen. Die Bezeichnung der Versuchsreiheergibt sich aus dem Nenndurchmesser der Wellensicherungsringe, deren Härteniveau sowie der individuellfür dieses Prüflos definierten Biegezugspannung.Beispiel: Ein Wellensicherungsring mit einem Nenndurchmesser von 28 mm und einer Härte im Bereichdes Niveaus von 600HV soll auf eine Zugspannung 1500 MPa verspannt werden. Als Bezeichnung ergibtsich „wsr28_hv600_sigma1500“. Für die Durchführung der Prüfung sind ausschließlich speziell dafür hergestellteWellensicherungsringe mit drei definierten Härteniveaus zu verwenden.Bei der Prüfung einer Versuchsreihe ist wie folgt vorzugehen:EntfettenDie Wellensicherungsringe sind vor der Beizbehandlung zu entfetten, da eine Fettschicht den gleichmäßigenBeizangriff verhindern würde. Die Wellensicherungsringe sind nur mit Einweghandschuhen odereiner sauberen Pinzette zu handhaben.BeizenZehn Wellensicherungsringe werden in ein Becherglas (Fassungsvermögen rd. 2000 ml) gegeben. Es istdarauf zu achten, dass die Wellensicherungsringe nicht übereinander liegen, um einen gleichmäßigenBeizangriff zu gewährleisten. Unter dem Abzug werden nun etwa rd. 1000 ml der zu untersuchendenBeizlösung eingefüllt. Nach fünf Minuten wird die Beizlösung über einen Trichter in einen dafür vorgesehenenBehälter abgegossen, wobei sich die Wellensicherungsringe im Trichter sammeln. Die Wellensi-

Schritt V:Nach dem Absetzten des Schiebestücks auf dem Keilkopfstellt sich eine beliebige axiale Position ein, ersichtlichanhand der Position der Kontrollbohrung bezogen auf dieKante der Führungshülse (Bild 6, Pfeile).KontrollbohrungKante desGleitrohrsSchritt VI:Unter Beibehaltung der Anpresskraft zwischen dem Keilund der Rückwand des u-förmigen Führungsprofils wirdnun die Mitte der Kontrollbohrung durch Drehen desGriffs mit der Kante der Führungshülse zur Deckunggebracht (Bild 7).Bild 6:Kontrollbohrung am KeiltreiberSchritt VII:Abschließend wird das Schiebestück bis zum Erreichendes Stiftanschlags hinunter gedrückt. Das Bild 8 zeigtdiese verspannten Wellensicherungsringe.Die voreingestellte Positionen bewirken eine Aufweitungder WSR um 6,2 mm und einer damit verbundenen Beanspruchungauf der Innenseite der WSR von 1500 MPa.Bild 7:Mitte der Kontrollbohrung in Deckung mit der Kante derFührungshülseBild 8: Verspannte WSR• Die Versuchsdauer ist auf 24h festgelegt.• Die Anzahl der gebrochenen Wellensicherungsringe je Härteniveau wird nach Versuchendeprotokolliert.Reinigung der verwendeten GeräteDas verwendete Becherglas sowie der verwendete Trichter sind nach jedem Versuch gründlich unter fließendemWasser zu reinigen und mit destilliertem Wasser auszuspülen. Zur Verbesserung der Trocknungwerden die Laborgeräte mit Propanol (Spritzflasche) ausgesprüht (Handhabung Propanol siehe oben).3 Dokumentation im PrüfprotokollDie Prüfung ist in einem Prüfprotokoll (Excel-Blatt) zu dokumentieren. Im Prüfprotokoll müssen folgendeAngaben vorhanden sein:• Versuchsdatum und Uhrzeit des Einbaus in die Verspannvorrichtung• Bezeichnung der Versuchsreihe• Datum der entnommenen Beizlösung• Bezeichnung (Nummer) des geprüften Beizbeckens• Prüfstand-Nr.• Anzahl Brüche gesamtAm Ende des Versuchs sind die Ergebnisse in das Prüfprotokoll zu übertragen. Darüber hinaus sind dieBeizparameter, wie Temperatur, Inhibitorzugabe, Wasserzugabe usw. aufzuführen.

4 FehlermöglichkeitenFehlermöglichkeiten sind durch Kontrollen auszuschließen. Fehlermöglichkeiten sind:• Wellensicherungsringe mit verschiedenen Vickershärten in einer Versuchsreihe eingebaut.• Säure- und Inhibitorkonzentration falsch angesetzt.• Flaschen mit angesetzter Beizlösung vertauscht.5 AuswertungDie Auswertung der Prüfung erfolgt anhand der Ausfallraten der WSR je Härtestufe, die grundsätzlichzwischen den Vertragsparteien zu vereinbaren sind.Als Handlungsempfehlungen dafür gibt der GAV auf Basis der geleisteten Forschungsarbeiten unddurchgeführten Feldversuche einen Bewertungsmaßstab heraus, der als Anlage zu dieser Richtlinie beimGAV erhältlich ist.Anhang A2Literatur• Hasselmann U.Flüssigmetallinduzierte Rissbildung bei der Feuerverzinkung hochfester HV-Schrauben großer Abmessungeninfolge thermisch bedingter Zugeigenspannungen, Dissertation am Fachbereich Maschinenbauder Technische Universität Darmstadt, 124 S., Aachen: Shaker Verlag, 1998. ISBN 3-8265-3292-9(1997)• Schröder-Rentrop, I.; Landgrebe, R.; Berger, C.; Hasselmann, U.:Entwicklung eines praxisgeeigneten Prüfverfahrens zur Bewertung des Wasserstoffgefährdungspotenzialsvon Salzsäurebeizen und zum Vergleich der Wirksamkeit von Inhibitoren, Materialwissenschaft undWerkstofftechnik”, 36. Jahrgang (2005), Heft 11, WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim,gleichzeitig GAV-Bericht 153 (2005), Düsseldorf• Schröder-Rentrop, I.Entwicklung eines praxisgeeigneten Prüfverfahrens zur Bewertung des Wasserstoffgefährdungspotenzialsvon Salzsäurebeizen und Vergleich der Wirksamkeit von Inhibitoren, Dissertation am FachbereichMaschinenbau der Technischen Universität Darmstadt, 176 S., Aachen: Shaker, 2005. ISBN 3-8322-3987-1

DEUTSCHER SCHRAUBENVERBAND E.V.Deutscher Schraubenverband e.V.Goldene Pforte 1 Telefon: 02331/9588-4958093 Hagen-Emst Fax: 02331/51044E-Mail: dsv@schraubenverband.deInternet: www.schraubenverband.deGemeinschaftsausschuss Verzinken e.V.Sohnstraße 66 Telefon: 0211/69 07 65-2540237 Düsseldorf Fax: 0211/68 95 99E-Mail: info@gav-verzinken.deInternet: www.gav-verzinken.de