Soorten draden: Het perspectief van een ingenieur

Van de basis tot geavanceerde concepten, deze gids behandelt alle aspecten van soorten schroefdraad. Ontdek de verschillende soorten schroefdraad, hun toepassingen en de beste praktijken voor optimale prestaties in structurele, product- en productieprojecten.

Schroefdraad is een vaak genegeerd maar onmiskenbaar cruciaal onderdeel in de technische wereld. Schroefdraad is essentieel voor afdichting, krachtoverbrenging en bevestiging en is te vinden in alles van kleine schroeven tot enorme industriële machines. Krijg inzicht in geavanceerde schroefdraadtechnologieën en verken diepere essentiële kennis voor het maken van weloverwogen technische beslissingen.

Een schroefdraad is een geproduceerde of gesneden spiraalvormige kam of groef op een cilindrisch oppervlak. Dit exacte spiraalontwerp vormt een mechanische interface die de overdracht van roterende kracht of het veilig samenvoegen van componenten mogelijk maakt. Het begrijpen van de basiscomponenten is cruciaal voor het ontwerpen van efficiënte schroefdraden die onderdelen veilig aan elkaar kunnen bevestigen.

Kernelementen van schroefdraad

PITCH

De spoed is de axiale afstand tussen twee opeenvolgende kruinen (of wortels) van een schroefdraad. Dit moet niet verward worden met de spoed, wat de afstand is die een schroefdraad axiaal aflegt in één volledige omwenteling. De spoed heeft een directe invloed op het vermogen van de schroefdraad om bij elke omwenteling vooruit te gaan en op de lineaire en rotatiebeweging.

ROOT

De wortel is de onderkant van de draad. Het is het laagste punt van de draad, in tegenstelling tot de top.

FLANK

Flank verwijst naar de rechte zijden van de draad die de kruin en de wortel met elkaar verbinden en zo de hellende vlakken van de draad vormen. Ze vormen een stevige structuur met schuine zijvlakken en hellingen die van de kruin naar de wortel lopen.

CREST

Crest betekent het hoogste punt van een schroefdraad dat het buitenoppervlak van de schroef vormt.

LEIDEN

De voorsprong is de axiale afstand die een bout of moer aflegt bij een volledige omwenteling (360°). Bij schroefdraad met meerdere aanzetten is de voorsprong gelijk aan het aantal aanzetten vermenigvuldigd met de spoed, terwijl dit bij schroefdraad met één aanzet gelijk is aan de spoed. Hoe kleiner de voorsprong, hoe groter het mechanisch voordeel.

HOEK VAN DRAAD

Het is de hoek gemeten in een axiaal vlak tussen de flanken van de schroefdraad.

MAJOR DIAMETER

De hoofddiameter is de diameter van een denkbeeldige cilinder die de bovenkanten van de buitenschroefdraad omgeeft en raakt. Inwendige draden raken de bodems van de draden.

KLEINE DIAMETER

De minordiameter, ook wel worteldiameter genoemd, is de diameter van de denkbeeldige cilinder bij de wortel.

PITCH DIAMETER

De steekdiameter is de diameter waarop de tanddikte gelijk is aan steek/2 of de diameter van de denkbeeldige cilinder (concentrisch met de schroefdraadas) die het oppervlak op die plaats kruist. De steekdiameter ligt halverwege de scherpe hoofd- en onderdiameter van een scherpe V-draadvorm. Er zijn echter maar weinig draden die zich op deze manier vormen.

EXTERNE DRAAD

Dit is schroefdraad op de buitenkant van onderdelen zoals pijpen, bouten, schroeven, tapeinden, cilinders en assen.

BINNENDRAAD

Inwendige schroefdraad wordt gevormd aan de binnenkant van de onderdelen, zoals de schroefdraad in een moer, cilinder of pijp.

RECHTSE DRAAD

Als een bout of stang met de klok mee draait, schuift het buitenoppervlak in de moer en als de schroef horizontaal staat, schuift het omhoog en naar links.

LINKSE DRAAD

Wanneer een bout of stang linksom draait, schuift de linkse schroefdraad op in de moer. Als de schroef horizontaal staat, schuift hij omhoog en naar rechts.

ÉÉNSTARGDRAAD

Een schroefdraad met één aanzet is een schroefdraad met een spoed die samenvalt met de aanloop en slechts één zichtbare helix, of startpunt, dat over de lengte van de schroefdraad op een cilinder loopt. De schroefdraadsteek zorgt ervoor dat de moer langs de as beweegt wanneer een moer stevig vastzit op één plaats op een bout met schroefdraad en de stang 360 graden draait.

DUBBELE STARTDRAAD

De schroefdraad aan de binnenkant van het gat van de moer is ook dubbele schroefdraad als er een dubbele schroefdraad is. Een moer gaat twee keer zo ver vooruit of verschuift twee keer de spoed van de schroefdraad wanneer deze in een bout of stang met dubbele schroefdraad past en de stang 360 graden draait.

SCHROEFDRAAD MET MEERDERE STARTS

De meervoudige schroefdraad verwijst naar twee of meer draden met dezelfde spoed die parallel aan elkaar lopen. In situaties waarin een systeem geen zelfklemmende schroefdraad nodig heeft, maar wel een hoge verplaatsingssnelheid langs de schroefdraadas, is meervoudige schroefdraad van toepassing.

Soorten draden

De ontwikkeling van verschillende schroefdraadprofielen is beïnvloed door historische fabricageprocessen en regionale voorkeuren, die hebben geleid tot de standaardisatie van specifieke schroefdraadtypes voor verschillende toepassingen. Daarnaast zijn er verschillende draadnormen vanwege unieke eisen aan het draagvermogen. Hier is de schroefdraadvorm van belang. Elk type schroefdraad heeft een specifiek doel en ze worden allemaal gekenmerkt door unieke profielen. Dit beïnvloedt het uiterlijk en het gedrag van de schroefdraad en bestaat uit waarden zoals spoed en flankhoek. Het toepassingsgebied waarvoor een schroefdraad geschikt is, wordt ook bepaald door het schroefdraadprofiel. Veel voorkomende schroefdraadtypes kunnen op basis hiervan in verschillende groepen worden ingedeeld.

Acme Draad

Deze draden lijken in het algemeen op vierkante draden, maar ze hebben een conische vorm, dat wil zeggen dat ze dun zijn aan de bovenkant en plat aan de onderkant. Vergeleken met vierkant schroefdraad is het iets eenvoudiger om te snijden. Bovendien wordt het als veel sterker beschouwd. Het vast- of losdraaien van de splitmoer op deze draden lijkt gemakkelijker op hun schuine uiteinden. Het bevat geen speling. Deze schroefdraad heeft een vervaardigingshoek van 29°. Messing kleppen, bankschroeven en schroefdraaibanken zijn vaak uitgerust met acme schroefdraad.

V-vormige draden

De "V" vorm van het Engelse alfabet komt voor in deze draadstijl. A draaibankmachine, freesmachineTappen, matrijzen en andere gereedschappen kunnen dit soort schroefdraad snijden of maken. De normen die worden gebruikt om deze soorten schroefdraad te maken, variëren echter. Het is de meest gebruikte soort schroefdraad.

Steundraden

Deze schroefdraad is driehoekig, met één zijde loodrecht op de schroefas en de tweede zijde slechts schuin. Vergeleken met vierkant schroefdraad heeft deze schroefdraad een sterkere trekkracht. De voordelen van vierkantdraad en V-draad worden beide geleverd door de stompschroefdraadeenheid. Het is even sterk als V-draad en heeft dezelfde lage wrijvingsweerstand als vierkante draad. Daarom is het toepasbaar in situaties waarin er aan één kant een te grote trekkracht is die moet worden geabsorbeerd, zoals bij een ratel.

Knokkeldraad

Het garen is behoorlijk sterk. Het is bruikbaar voor zowel lichte als zware, zware klussen. Zowel de kruin als de wortel zijn halfrond. Schroefdraad is ontworpen om goed te presteren in ruwe omgevingen waar vuil zich kan ophopen, dankzij hun afgeronde profiel dat bestand is tegen beschadiging en vuilophoping. Deze schroefdraad wijzigt het ontwerp van de vierkante schroefdraad, waardoor deze gemakkelijk gegoten en gerold kan worden. Het heeft een hoek van 30°. Glazen flessenhalzen, koppelingen voor treinwagons, koppeltandwielen, kleppen, fittingen, glijbanen, hydranten, grote gegoten isolatoren die gebruikt worden in de elektrische sector en andere voorwerpen kunnen allemaal knikdraad hebben.

Wormdraden

Hoewel ze dieper zijn dan Acme Threads, zijn hun vormen opmerkelijk gelijk. Ze staan ook onder een hoek van 29°. Wormschroefdraad wordt vaak gebruikt in systemen waar de krachtoverbrenging onder een rechte hoek (bijna 90°) plaatsvindt, zoals in wormwieloverbrengingen in auto's. De exacte hoek kan variëren op basis van het specifieke ontwerp. De exacte hoek kan variëren afhankelijk van het specifieke ontwerp. De wormwielen passen perfect op de as omdat drie van hun tanden voorzien zijn van wormschroefdraad.

Enkele en meervoudige threads

Het is denkbaar dat een werkstuk een paar afzonderlijke, onafhankelijke draden heeft die gelijktijdig lopen. Als een bout of schroef volledig is rondgedraaid, wordt dit een schroef met één schroefdraad genoemd. Een enkele schroefdraad beweegt ook. Bij schroeven met meervoudige of meervoudige schroefdraad is er op elk moment meer dan één schroefdraad aanwezig. De onafhankelijke draden zijn starts, en we kunnen één-, twee-, drie-start, enzovoort hebben.

Vierkante draden

Een vierkante schroefdraad heeft een extreem sterke wortel. Het is een veelgebruikte schroefdraad die zijn naam dankt aan zijn vierkante dwarsdoorsnede. Deze schroefdraad wordt gebruikt in schroefvijzels, persmachines, zware hefwerktuigen, krachtoverbrenging, druktoepassingen en apparatuur voor bankschroefspindels. Hoewel ze minder wrijvingsweerstand bieden dan Whitworth schroefdraad, is vierkant schroefdraad niet zo robuust als V-schroefdraad. Ze hebben geen vast aantal per inch of precieze maat.

Conische Schroefdraad

Dit soort schroefdraad heeft conische schroefdraad, dat is schroefdraad die gesneden is op een conisch oppervlak. Toepasbaar in assen zoals spindels om te polijsten. Dit kan links- of rechtshandige schroefdraad zijn.

Deze draden hebben meerdere functies.

Mechanisch voordeel: Geldt voor hefmechanismen zoals krikken en katrollen.

Precisie: Ervoor zorgen dat meetinstrumenten, zoals micrometers, nauwkeurig zijn.

Overdracht van energie: de beweging van energie van de ene plaats naar de andere.

Snelheidsregeling: Reguleren en verminderen van beweging.

Verbindingsdelen: Bouten en moeren monteren.

Draad van verkoper

De Amerikaanse nationale draad heeft een hoek van 60° en is een V-vormige draad. De onderkant en de bovenkant zijn allebei plat. Deze veelgebruikte draad werd ontwikkeld door de Amerikaans Normalisatie-instituut. Vanwege de hogere sterkte-gewichtsverhouding wordt de National Fine Thread, een dunnere variant, vaak gebruikt in de auto- en luchtvaartindustrie.

Metrische draad (M) of internationale draad

Ongetwijfeld de populairste en meest gebruikte schroefdraad in Europa is de ISO metrische schroefdraad, die wereldwijd gestandaardiseerd is. Het wordt ook wel standaarddraad genoemd. Millimeters meten diameter en spoed. M is de codenaam voor metrische draad. De schroef is plat en de wortel is rond. De schroefdraadparameters worden opgesteld volgens de Indiase standaard (IS) 1330-1958: de nominale diameter in millimeters komt eerst, gevolgd door de spoed (afstand tussen de draden) in millimeters. Ter illustratie: de notatie "M20 x 2,5" geeft een schroefdraad aan met een diameter van 20 mm en een steek van 2,5 mm, oftewel 20 draden per inch.

Brits standaard schroefdraad.

British Standard Whitworth-schroefdraad (BSW)

De Britse grove controledraad is vernoemd naar de Britse ingenieur Joseph Whitworth. Deze schroefdraad was bedoeld om de uitwisselbaarheid te vergemakkelijken. De Whitworth schroefdraad meet in inches en heeft een flankhoek van 55 graden. Zowel de top als de wortel zijn rond. Deze schroefdraad wordt voor veel taken gebruikt, zoals voor gewone moerbouten.

Britse standaarddraad met fijne draad. (B.S.F)

Deze schroefdraad lijkt qua vorm op de BSW-schroefdraad. Deze schroefdraad heeft ook een hoek van 55°, maar heeft meer draden per inch, wat betekent dat de draden dunner zijn. De greep wordt hierdoor sterker. Deze schroefdraadmoerbout is van toepassing op locaties met hogere trillingsniveaus.

Britse standaardpijpschroefdraad

Ze hebben een vertanding van 3/4 per voet en een hoek van 55°. Ze zijn toepasbaar in stoompijpen, gasleidingen en sanitaire pijpfittingen. Bovendien zijn ze lekvrij door de conus.

British Association Draad

Deze schroefdraad komt voor in kleine, gevoelige mechanische en elektrische apparaten, zoals horloges, meters, televisies, radio's en elektrische apparaten. Deze schroefdraad past op 6 mm of 1/2′′ moerbouten en heeft een hoek van 47 1/2°.

In deze tabel wordt een overzicht gegeven van de verschillende soorten schroefdraad en hun classificaties. Er kunnen specifieke criteria en wijzigingen bestaan.

Draadontwerp en overweging

Het ontwerp van schroefdraad is een essentieel technisch onderdeel dat wordt beïnvloed door elementen zoals belasting, materiaal, omgeving en toepassing. Ontwerpers houden rekening met schroefdraadprofiel, spoed, diepte en tolerantie om de prestaties te maximaliseren. Verschillende soorten belastingen beïnvloeden de sterkte van schroefdraad, waaronder statische, dynamische en vermoeiingsbelastingen. Duurzaamheid, slijtvastheid en corrosiebescherming worden allemaal beïnvloed door de materiaalkeuze. Omgevingsvariabelen zoals vochtigheid en temperatuur beïnvloeden de prestaties van schroefdraad. Bovendien hangt de functie van schroefdraad - voor afdichting, krachtoverbrenging of bevestiging - af van de specifieke toepassing. Door een zorgvuldige evaluatie van deze factoren kunnen ingenieurs schroefdraad kiezen of creëren dat geschikt is voor een verscheidenheid aan technische taken.

Draadfouten en preventie

Het schroefdraadtype beïnvloedt schroefdraadfouten. Vierkantdraad heeft meer kans op gallen en vastlopen dan V-draad, dat vaker strippen vertoont. Acme schroefdraad combineert elementen van beide, terwijl wortelmoeheid kan optreden in stompschroefdraad. Pijpschroefdraad kan strippen of defect raken door corrosie, terwijl metrisch schroefdraad gevoelig is voor algemene defecten, afhankelijk van de schroefdraadklasse en belasting. Door deze factoren aan te pakken, kan het risico op draaddefecten aanzienlijk worden verminderd.

Belang van draadsoorten en toekomstige trends

Een goed begrip van schroefdraadtechnologie is onmisbaar voor ingenieurs. Omdat schroefdraadcomponenten zo vaak voorkomen in technische systemen, is dit begrip essentieel voor hun ontwerp, selectie en gebruik. Ingenieurs kunnen met succes problemen oplossen, de prestaties van componenten optimaliseren en kosten besparen door een grondige kennis van schroefdraadcategorieën, materialen en productiemethoden. Bovendien vereist het garanderen van de betrouwbaarheid en veiligheid van producten een sterke basis in draadtechnologie.

Meer mogelijkheden voor reeds bestaande soorten schroefdraad zullen waarschijnlijk de belangrijkste nadruk leggen op toekomstige ontwikkelingen in schroefdraadtechnologie. Dit omvat het creëren van nieuwe materialen met verhoogde sterkte en duurzaamheid, het onderzoeken van geavanceerde productieprocessen voor ingewikkelde draadgeometrieën en het integreren van intelligente technologieën voor draden die zichzelf kunnen controleren en aanpassen. Daarnaast zullen sectoren die zich ontwikkelen zich moeten richten op onderzoek naar manieren om de prestaties van schroefdraad te optimaliseren in moeilijke omgevingen, zoals corrosieve omgevingen of hoge temperaturen.