Vaieren kommer til skrueprodusenten i store ruller, og med riktig diameter for de ulike skruene.

Transkript

1 1 Generelt om skruer: En skrue brukes når man vil ha en enkel og sterk sammenføyning, og når man vil unngå knirkende gulv. I trekonstruksjoner er uttrekksverdiene betydelig høyere enn for spiker. De senere årene har det vært en stor utvikling av skruer. Nye eller forbedrede varianter kommer hele tiden, og bruksområdet utvides. Nye varianter kommer ofte med nye byggeteknikker og materialer som skal monteres. Produksjon En skrue produseres av en lang vaier som kappes og stanses til korrekt form. Skruens utforming og materiale/overflatebehandling bestemmer bruksområdet. Materialet og utforming av hode, gjenger og spiss bestemmer hva slags bruk skruen passer til. Kvaliteten på vaieren bestemmer så hvilken kvalitet det blir på delene. Vaieren bestemmer sluttproduktets strekkfasthet, hardhet, gjengekvalitet og spisskvalitet. Vaieren kommer til skrueprodusenten i store ruller, og med riktig diameter for de ulike skruene. Man begynner med å kappe vaieren til ønsket lengde, samtidig som man stanser ut hodet. Skruen kommer til en stansemaskin der riktig spiss stanses ut. Dette gjør man kun når man skal ha en selvborende skrue. På en skrue uten borspiss slipper man dette trinnet.

2 2 Gjengepartiet presses inn i vaieren, og så er formen på skruen ferdig. Etter at skrueformen er klar, er den ujevnt hard, og nærmest ubrukelig (deformasjonsherdet). En varmebehandlig av skruen må til for å utjevne indre spenninger. Det vanligste er settherding. Det vil si at skruen føres inn i en ovn med karbonholdig luft. Kullet trenger inn i skruens overflate (jo høyere karbon innhold, desto hardere kan overflaten bli). Dette skjer ved en temperatur på rundt ºC i 2 3 timer. Etterpå senkes skruen ned i et oljebad og avkjøles veldig raskt. Nå er skruen likt hard over hele skruen men før skruen er klar til bruk, må den gjøres mykere. Dette skjer gjennom gløding, hvor man varmer den opp igjen til ºC i 2 timer og så lar den luftkjøles. Dette fjerner de store indre spenningene som finnes i materialet. Nå må overflaten av skruen behandles for at den ikke skal korrodere (ruste) etter festing.man bør man undersøke hva slags miljø den skal brukes i og avhengig av dette finnes det ulike overflatebehandlinger. Overflatebehandlingene som brukes hos Motek er elektrolyttforsinking (bildet under), fosfatering, gulkromatisering, varmforsinking og duplex (keramisk belegg). (Se overflatebehandling.) Elforsinket Fosfatert Gulkromatisert Varmforsinket

3 3 Er en skrue bare en skrue? En skrue er ikke bare en skrue, for den har ulik utforming og materiale til ulike formål. Hvordan skal man da vite hvilken skruetype man skal bruke? Definer hvilken type miljø skruen skal brukes i. På bakgrunn av det velges materiale og overflatebehandling. (Se Korrosjon.) Hva skal man feste i? Vanlig tre, harde materialer eller stål? På bakgrunn av dette velges skruens gjengetype og spiss. F.eks. gjenger for stål, tre eller begge deler, med eller uten borspiss og med eller uten fiberkutt. (Se forskjellige typer spisser og gjenger.) Hvilken type hode skal skruen ha? Det kommer an på hvilket materiale man skal feste og om man vil ha et synlig hode eller ikke. Et eksempel er forsenket hode, hvor hodet ikke skal synes, eller være i veien for andre materialer. (Se skruehodets utforming.) Hvor lang skal skruen være? Og hvor stor diameter bør man ha på skruen? Tips: En tommelfingerregel sier at lengden på en treskrue bør være dobbelt så lang som det materialet den skal feste. Her kan man også se på hvor lang delgjenging skruen har. Det festede materialet bør ikke være tykkere enn lengden på den ugjengede delen. På en stålskrue er det vanskeligere å si en generell lengde, men den er ikke fullt så lang som en treskrue. Her bør man se på hvilken klemlengde skruen har, noe som ofte er oppgitt av leverandøren. Her får man fullt hold så fort gjengene er helt igjennom stålet. For å bestemme diameteren, bør man ta utgangspunkt i hvor stor last som påvirker skruen. Jo større indre diameter, jo større last klarer den. Hvilken type bitsspor skal man bruke? Her kommer det mye an på hva man er vant til fra før. Hvis man for eksempel har mange ulike dimensjoner på skruene, og ikke vil bytte bits så ofte, vil Philips ofte være det beste. Det er også det vanligste bitssporet. Men fordi dette ikke er det optimale, heller man mer og mer mot torx. Torx er generelt bedre, fordi man ikke trenger å presse like hardt for at bitsen ikke skal spinne i bitssporet. Dimensjoner: L 2 L 2 d L d L Lengden L på en skrue med forsenket hode er definert fra hodets topp til enden av spissen. På en skrue hvor hodet vil være over materialet, er lengden L definert fra undersiden av hodet til ytterst på spissen. Tykkelsen d på skruen defineres som den ytterste diameteren på gjengene. Klemlengden/festekapasiteten L 2 er maks tykkelse på materialet man kan feste

4 4 Skruehodets vanligste former med ulike bitsspor Senkhode (trompetformet) med Philips bitsspor: Brukes ofte på gipsskruer, der Philips bitsspor er det vanligste. Den trompetformede delen under hodet sikrer at man ikke skjærer i stykker gipsplatens pappoverflate, men at den bare trykkes inn. Hvis man bruker en skrue som skjærer pappen, eller går for langt inn, forsvinner en stor del av holdet i gipsplaten. 2. Spesial robusthode med Philips bitsspor, med en skarp kant rundt underdelen og en moderat trompetform: Den skarpe kanten på undersiden av hodet brukes bare på skruer til hardgips. Den gjør at skruen trenger godt inn og gir et pent sluttresultat. Bruker man en skrue som ikke skjærer pappen, risikerer man å få roser rundt skruehodet. (Det ser ut som det ligger en mynt under pappen.) Dette skjer når overflødig gips trykkes ned under pappen. 3. Senkhode med torx bitsspor: Det konformede hodet sørger for at skruen forsenkes i treet, og man får en jevn overflate. Torx bitsspor gjør at man får et bedre grep med bitsen. Jo mer av bitsens overflate som får kontakt i sporet, jo mer friksjon, og desto mindre press er nødvendig. 4. Sekskanthode finnes med eller uten skive: Gummiskive brukes når man skal tette rundt hullet. En stålskive hjelper underlaget mot gjennomtrekking av hodet. Sekskants hode gir det beste grepet mellom bits og hode. 5. Montasjehode (flatt hode med fast skive) med Philips bitsspor: Stort hode for ordentlig hold i det man ønsker å montere. Man overfører også festekraften fra materialet til hodet. Om man bruker tynn plate er det ofte platen som gir etter før skruen. 6. Linse senkhode, ofte høyglanspolert med Pozi bitsspor. For pen finish der man vil ha synlig innfesting 7. Lite senkhode med firkantbitsspor: Veldig lite senkhode for enkel forsenking i harde trematerialer. Firkantbits brukes ofte på små hoder der man ikke får plass til noe annet. 8. Panhode med Philips bitsspor: En rund overflate mot underlaget gir en stabil montering med synlig hode. Brukes ofte på skruer som skal feste noe ved hjelp av en betongplugg, eller feste en hylle eller lignende i treverk.

5 5 Forskjellige typer spisser og gjenger Tregjenge for skruing i tre er den vanligste og enkleste gjengetypen. Skarp spiss gjør at man lett trenger inn i materialet, og den høye gjengestigningen gjør at skruen raskt trenger ned i materialet. 2. Stålgjenge med spiss for skruing i tynt stål maks 1mm tykkelse. Skarp spiss med to gjenger til toppen av spissen gjør at skruen raskt tar tak og trenger gjennom stålet. Hvis man bare har en gjenge til toppen av spissen risikerer man at den kollapser av friksjonen som oppstår når skruen treffer stålet. Den lave gjengestigningen gjør at gjengene griper den tynne platen og ikke glipper. 3. Kombigjenger for skruing i tre/tynt stål maks 1mm. Skarp spiss med to gjenger til toppen av spissen gjør at skruen raskt tar tak og trenger gjennom stålet. De store gjengene gjør at skruen trenger raskt inn, og gir et bra hold i trematerialet. De mindre gjengene gjør at skruen griper fast i stålet og ikke glipper. 4. Gjenger for en hardgips til treskrue: Den høye gjengestigningen gjør at skruen raskt trenger inn i materialet. De omvendte gjengene under hodet freser bort litt av gipsen og får det ut av hardgipsen. Den skarpe kanten under hodet skjærer pappen, og sammen gir dette et pent sluttresultat hvor man slipper roser i pappen. 5. Fiberkutt brukes til skruing i trekonstruksjoner. Fiberkutt er ett kutt i spissen på gjengen som gjør att man skjærer av trefibrene på veien ned i trematerialet. Dette gir en lettere innskruing og mindre risiko for sprekkdannelser i treet. For veldig harde trematerialer kan man likevel være nødt til å forbore. Da skal det brukes et bor som er ca 1mm mindre enn den innerste diameteren på gjengen. 6. Skrue med borspiss for skruing uten forboring i tykkere stål. Hullet gjenges automatisk av gjengene på skruen, som har lav stigning. 7. Borspiss med vinger for feste av tre til stål uten forboring. Vingene mellom borspiss og gjenger freser et hull i trematerialet for siden å falle av når de treffer stålet. Dette gjør at trematerialet ikke klatrer opp på skruen når borspissen treffer stålet og innskruingshastigheten reduseres. 8. Gjenger for harde plater som minerit og arborplater til tynne plater. Den lave gjengestigningen gjør at gjengene griper platen og ikke glipper. I harde trematerialer må det lille hodet få tid til å trenge inn i materialet, og da er det bra at skruen ikke går for fort inn.

6 6 Generelt om spiker: En spiker brukes først og fremst for å feste tre til tre. Det finnes også varianter som fester stål til tre, f.eks. beslagspiker. Vanlige løse spiker er allment kjent, men den siste tiden har det blitt vanligere med båndet spiker som brukes i spikerpistoler. Bostitch kom med sin første spikermaskin allerede i 1965 og Motek har hatt dem siden 1970-tallet. Etter dette har utviklingen gått raskt. En vanlig spikerpistol drives av luft der lufttrykket skapes av en kompressor. En driver trykker inn spikeren, omtrent som en hammer med ett slag. Alle Moteks spiker, kramper og dykkerter har et belegg av en type lim. Dette limet smelter av friksjonen som oppstår når den slås ned i treet, og det gir en bedre uttrekksverdi enn uten lim. Mange leverandører har produkter uten lim, for å redusere prisen. En spiker produseres av en lang ståltråd, akkurat som en skrue, og kappes og stanses ut til riktig form. Materialet på vaieren, stål (blank/elforsinket/varmforsinket) eller syrefast, påvirker hvilket korrosjonsmiljø spikeren kan brukes i. Eventuell overflatebehandling av spikeren legges på etter at formen er ferdig stanset. Spikeren består av tre viktige deler utenom materialet spikeren er laget av. Disse påvirker i høy grad spikerens egenskaper. Den egentlige forskjellen fra produksjonen av en skrue er at man vanligvis ikke herder en spiker. Dette trengs kun på betongspiker. Dette gir et kostnadseffektivt produkt og i tillegg sparer man mye tid på selve monteringsarbeidet. Hode Stamme Spiss Hodet: påvirker gjennomtrengningskraften som kreves for å dra en spiker gjennom trematerialet. Jo større hode, desto mer kraft trengs. Hodet påvirker også hvor mange spiker som får plass i et magasin. De vanligste formene er: Rundt hode er det vanligste, og gir generelt de beste egenskapene. Kraften fra maskinen treffer rett på hodet når man spikrer den ned, og den har god gjennomtrekkskraft. D hode brukes når man ønsker flere spiker i magasinet. På disse spikrene bruker Motek en spesiell maskin Bostitch F33PT da driveren i denne har en annen form. Gjennomtrekkskraften er ganske likt et rundt hode. Slår man inn spikeren med den flate siden opp, og det renner vann f.eks. langs veggen, kan man få problemer med at vannet trenger inn i trematerialet. Off Center-hode brukes når man ønsker flere spiker i magasinet samtidig som man får et rundt hode. Etter montering ser det ut som om man har brukt en vanlig spiker.

7 7 Stammen: påvirker sammen med diameteren hvilken uttrekksverdi spikeren får. Rund (plain): er akkurat som navnet tilsier, rund. Siden det er en enkel form på spikeren, kan den produseres raskt og økonomisk. Den trenger betydelig mindre energi for å slås inn, og krever derfor en mindre kompressor. Ulempen er at uttrekksverdiene ikke er så høye. En rund spiker skal ikke brukes når man har en permanent aksialbelastning. Ringet (ring): En rekke ringer stanses inn i spikeren, noe som gir betydelig bedre uttrekksverdier. Skrudd (screw): Spikeren fungerer ikke som en skrue, da trefibrene legger seg tett inntil spikeren og skaper friksjon. En vridd form stanses inn, noe som gir en høy uttrekksverdi. Vridd (spiral): Spikeren fungerer ikke som en skrue, da trefibrene legger seg tett inntil hele spikeren og skaper friksjon, noe som gir KAMMET høye uttrekksverdier. En vridd spiker produseres av en vridd vaier. Kammet: riflet overflate spesielt utviklet for den nordiske byggeindustrien. Gjennom lang erfaring har denne spikeren vist seg å være optimal for den nordiske byggeskikken. Kammet spiker egner seg for de fleste tresorter og kvaliteter. Spissen: Påvirker hvordan trematerialet penetreres. Standardspiss: skarp spiss som lett penetrerer materialet ved å gå mellom trefibrene. Meiselspiss (chisel point): svært skarp spiss som går enda lettere ned i materialet enn standard spiss. Går mellom trefibrene. Butt spiss (blunt point): Trykker ned materialet samtidig som den skjærer trefibrene. Motvirker sprekkdannelser i materialet. Skråstilt spiss (clinch point): brukes når man vil at spikeren skal komme tilbake opp i trematerialet når den treffer stål på undersiden. Vinkel på båndet spiker: Ulike leverandører bruker ulik vinkel når spikeren settes fast på båndet. Moteks rettbåndet RH spiker har en vinkel på 17, DBT pappbånding har 33 og beslagspiker har 28. Hos andre leverandører skiller det mye, men de benytter vanligvis 21 og 28. Moteks vaierbåndet RBW spiker har en vinkel på 15. Moteks spiker passer til maskinene som Motek selger. I andre tilfeller bør man kontakte Motek selger for korrekt info.

8 8 Valg av riktig lengde: Det viktigste med å velge lengde på spikeren, er at den må holde til formålet. Er det en konstruksjon som innebærer personfare, bør man øke både lengde og diameter. Man skal aldri regne med maksimumsverdiene på uttrekk og tverrkraft. Hvis man har tilgang til uttrekkstester bør man vite hva man gjør for å bruke dem. Disse testene er utført under ekstremt gunstige forhold. Man benytter klimatisert høvlet granvirke RF 80 % ved 20 C. Disse testene er kun for å kontrollere at de ulike produksjonene holder samme kvalitet. I denne håndboken har vi valgt å bruke DIN 1052 for å beregne kreftene. Disse verdiene kan brukes for videre beregninger på byggeplassen, og inneholder sikkerhetsfaktorer. Man bør ikke slå inn spikeren lengre enn nødvendig. Hodet skal ligge i flukt med materialet man spikrer i. Slår man for langt inn, kan vann lett trenge in i trematerialet og materialet kan då råtne. Tips: Tommelfingerregel for riktig innfestingslengde er at spikeren skal gå 2/3 av sin totale lengde inn i det underliggende materialet. Da utnyttes spikeren maksimalt. Dimensjoner: Lengden L på en spiker måles fra underkant av hodet og ut til tuppen av spissen. For å regne ut uttrekksverdien på en spiker, må lengden på spissen tas bort for å få korrekt verdi i N/mm, siden den ikke virker aktivt inn på uttrekket. Hodestørrelsen B på en spiker måles ved den største diameteren tvers over hodet. L d B Diametern d på en spiker måles forskjellig, avhengig av form. På en vanlig rund spiker måles diameteren som på en sirkel. På firkantspiker måles diameteren som lengden på en av sidene. På en skrudd spiker måles den ytterste diameteren.

9 9 Materiale: Rustfritt A2/Syrefast A4 Det finnes tusenvis av forskjellige typer rustfritt stål som fremstilles kommersielt. Alle disse har sine unike egenskaper og spesielle bruksområder, men de kan deles inn i mindre grupper etter bruksområde og struktur. Rustfritt/syrefast stål har en god motstandskraft mot korrosjon fordi stålet er legert med krom. Når krominnholdet overstiger 12 % dannes det en tynn hinne på stålet. Denne beskytter passivt det underliggende stålet mot videre oksidering. Det ytre sjiktet, som består av kromoksid, er bare noen få nanometer tykt, og usynlig for det blotte øyet. Hvis overflaten på stålet skades, gjenoppbygges det raskt igjen, forutsatt at det finnes oksygen i luften. Den kjemiske motstandskraften i rustfritt stål øker med stigende krominnhold. Den øker også med minkende kullinnhold, derfor prøver man å holde kullinnholdet i rustfritt stål under 0,25 %. Tips: Groptæring er en type korrosjon som kan angripe alle typer rustfritt/syrefast stål. Den er svært vanskelig å oppdage, i motsetning til vanlig korrosjon. Dette gjør at materialet brister uten forvarsel. (Se groptæring under korrosjon.) Syrefast stål (A4) Syrefast eller syrebestandig stål inneholder foruten jern og krom, en del nikkel og/eller mangan samt mindre mengder av andre metaller som molybden og titan. Syrefast stål brukes i miljøer med stor kjemisk belastning som kystmiljø, industrimiljø eller annen kontakt med syrer. Motek bruker dette på bl.a. skruer og spiker. Ved bruk i kystnære, saltholdige miljøer er syrefast A4 stål et krav. Stålet består av krom (12 30 %) og nikkel (7 30 %) samt andre metaller, ofte molybden (2 3 %). For å komme opp i C5 miljø må molybdeninnholdet opp i 15 %. Kullinnholdet i denne typen stål er veldig lavt, som regel under 0,05 %. Denne typen rustfritt stål er enklere å jobbe med. Det er lettere å forme og det lave kullinnholdet gjør det lettere å sveise i enn andre typer rustfritt stål. Den har derfor et stort bruksområde som konstruksjonsstål og rørledninger. Rustfritt stål (A2) En vanlig misforståelse om rustfritt stål er at det ikke ruster. Faktum er at alt stål ruster under de rette forholdene, men rustfritt stål har en betydelig høyere motstandskraft mot rustangrep og annen korrosjon enn vanlig stål. Vanlig rustfritt stål inneholder minst 13 % krom og brukes til produkter som skal benyttes i miljøer med moderate kjemiske påkjenninger, ofte i ferskvann eller materiale som ofte bløtlegges, f.eks. matbestikk, barberhøvler og kniver. Rustfritt stål skal ikke brukes i kystnære områder, sammen med oksiderende syrer eller klor. Rustfritt stål som inneholder % krom og er nikkelfri, kalles også kromstål. Svartstål Svartstål defineres som et stål legert med karbon og med lavere innhold av andre legeringer, enn det som kreves for legert stål. Karbonstål er nærmest synonymt med handelsstål og ulegert stål. Det kan lett fås med veldig gode holdbarhetskrav gjennom legering og herding. Kullstål har stort sett veldig bra sveisbarhet avhengig av kullinnholdet, jo lavere kullinnhold, desto bedre sveisbarhet. Ulempen med dette stålet er at det lett ruster, og må beskyttes mot korrosjon. Se f.eks. på bremseskiven på en bil etter at den har stått et døgn. Det legges derfor på et beskyttende belegg. (Se belegg.)

10 10 Herding Herde gjør man for å få noe hardt. Når man snakker om skruer og spiker er det for å forbedre produktets egenskaper. Noen herdeprosesser som vi bruker på Moteks produkter er: Settherding (en type martensittherding): Ved settherding varmes skruestålet opp i en atmosfære rik på karbon hvorpå karbon innholdet i overflaten øker gjennom diffusjon (vandring) av kull fra atmosfæren til materialet. Dette forenkler dannelsen av martensitt (som er veldig hardt) i overflaten i den påfølgende avkjølingen. Materialet får en hard overflate og en seig kjerne. Legeringsherding: En måte å gjøre et emne hardere på er å endre dets egenskaper ved å legere (tilsette andre stoffer). Grunnen til at det herdes er at legeringsatomene ikke er like store som det opprinnelige emnets atomer, og derfor ikke passer inn i gitterets hulrom. Dette fører til store spenninger i krystallene, noe som vanskeliggjør dislokasjonsglidning og dermed gjør emnet hardere, men også sprøere. Deformasjonsherding: Gjennom f.eks. valsing eller annen bearbeiding skapes dislokasjoner (feil i strukturen) hos metallet. Dette skaper indre spenninger, som øker metallets hardhet. Dislokasjonene gjør at metallet blir hardere, men også sprøere så det sprekker lettere. Avspenningsgløding: Av og til har materialet blitt for hardt, ved for eksempel deformasjonsherding eller settherding, og dermed for sprøtt. Da må materialet gjøres mykere igjen for at det ikke skal gå i stykker ved bruk. Dette gjøres ved å varme opp stålet til C over en viss tid. Etterpå luftavkjøles det oppvarmede stålet. Da vil krystallene i materialet gå tilbake til sin opprinnelige form og spenningene forsvinne. Avspenningsgløding på skruer og spiker brukes for å eliminere effektene av deformasjonsherding. Ved bearbeiding av stål oppstår store spenninger med deformasjon av materialet. Dette gir en økt hardhet, men materialet blir også veldig sprøtt (omtrent som glass). Disse spenningene bør derfor oppløses før påfølgende herding begynner, for at skruen skal bli jevnt hard.

11 11 Korrosjon Korrosjon kommer fra det latinske ordet corrodere som betyr å gnage i stykker/etse og det innebærer at et materiale, vanligvis et metall, løses opp gjennom en kjemisk reaksjon med omgivelsene. For at dette skal kunne skje med et metall, kreves en relativ fuktighet på minst 60 %, og tilgang til oksygen. Korrosjon av metaller koster samfunnet store summer, da de korroderte delene må byttes ut. Dette skjer med skruer, spiker eller opprustede stålplater. Generell korrosjon: Ved generell korrosjon finnes anode (positiv pol) og katode (negativ pol) overflater overalt på materialet pga. ujevnheter som gjør at hele overflaten korroderer. Generell korrosjon av metaller påskyndes av høy temperatur, lav ph-verdi, nærvær av klorider, nærvær av oksidasjonsmidler samt blanding av metaller i feste- og underlagsmateriale. Korrosjonen skjer i dette tilfellet mellom jern (Fe), oksygen (O 2 ) og vann (H 2 O). Dette ses som en rød misfarging på materialet og sprer seg til panelet. Korrosjonen graver ut metallet på anodeoverflaten gjennom oksidering. Jern ioner (Fe 2+ ) frigjøres, samtidig som elektroner passerer over til katodeoverflaten. Ved katodeoverflaten skjer en reduksjon hvor elektronene binder seg med oksidasjonsmiddelet. I dette tilfellet er oksidasjonsmiddelet oksygen og vann som skaper hydroksidioner (OH - ). Hydroksidionene binder seg med jern ionene og danner jernoksid (Fe(OH) 2 ), best kjent som rust. Fordi overflaten består av mange anode- og katodeoverflater (materialet er ujevnt) angripes hele flaten.

12 12 Galvanisk korrosjon: er en form for lokal korrosjon. Om metaller med ulik edelhet (korrosjonspotensial) er i kontakt og utsettes for en elektrolytt, skapes en galvanisk celle. Metallet med det høyeste korrosjonspotensialet blir da anode mens metallet med lavere potensial blir katode. Men det kreves en forskjell i korrosjonspotensial på minst 50 mv. Man må derfor være bevisst på hvilke metaller som kan blandes (se korrosjonstabellen under). En viktig regel er å bruke samme eller edlere materiale på festet enn på det som skal festes. Bruker man et edlere materiale i skruen, vil materialet rundt ruste. Men her finnes det mye materiale tilgjengelig, så det spiller ikke så stor rolle. Bildet viser at det er brukt feil materiale på skiven i forhold til skruen. Korrosjonstabell, (veiledende) Festemiddel Elforsinket Varmforsinket Aluminium Stål Rustfritt stål Messing Underlag Elforsinket Varmforsinket Aluminium Stål Støpejern Krom stål Rustfritt stål Tinn = ingen eller lite korrosjon. 1 = Moderat korrosjon. 2 = Høy korrosjon Groptæring: Kalles også punktkorrosjon, og er en lokal korrosjon på passive metaller på grunn av klorid ioner. Dette er ofte et problem i svømmehaller hvor man har et høyt klorinnhold. Derfor skal man ikke bruke A2 eller A4 stål til oppheng av innertak eller armaturer i dette miljøet. Tips: Man må ikke bruke samme verktøy (skiftenøkkel/fastnøkkel) som man tidligere har brukt på vanlig kullstål. Dette gjelder all montering i klorholdige miljøer. Skal man montere noe i slike miljøer, kontakt Motek for assistanse. Klorid ionene gjør det passive sjiktet ustabilt, og de svake partiene avsløres. I følge formelen ovenfor (galvanisk korrosjon), leder en stor katodeoverflate og en liten anodeoverflate til en veldig høy korrosjonshastighet. Korrosjonen trenger ikke skje på overflaten, siden denne utgjør katodeoverflaten, men på den eksponerte metalloverflaten. Derfor vises rusten som en grop. Dette fenomenet gjelder alle passive metaller som f.eks. rustfritt stål, bortsett fra titan som har et passivt sjikt som kan stå imot klor ionene. Dessuten øker konsentrasjonen av hydrogen- og klorid ioner som etter hvert øker korrosjonen. Øking av hydrogenioner gir lav ph verdi. Hydrogen ioner fører nemlig til at løsningen blir surere, mens klorid ionene øker ionedelingen i oksidasjonsmidlet. Flesteparten av rustfrie kniver får groptæring hvis de utsettes for salt. Korrosjonen ses da som små svarte groper eller prikker på overflaten.

13 13 Spaltekorrosjon oppstår blant annet i væskefylte og trange sprekker. Korrosjonen kommer av konsentrasjonsvariasjoner i oksidasjonsmiddelet, og den øker med tiden fordi konsentrasjonen av hydrogen- samt klorid ioner øker med tiden. Spaltekorrosjon oppstår ikke bare mellom ulike metaller, men også mellom f.eks. et metall og en gummiflens, hvis flensen gjør at væsken blir liggende. Passive materialer som rustfritt stål er følsomme for spaltekorrosjon, med unntak av titan som er relativ ufølsom. Løsningen på spaltekorrosjon ligger ofte i konstruksjonen. Man bør unngå at væske samles ved f.eks. sveiseskjøter, nagler eller skarpe hjørner. Sveiseskjøter kan ha høye skjøter eller sprekker som kan samle vann, dessuten kan sveiseskjøten lett skade grunnmaterialets passive sjikt. Det er derfor ekstra viktig at den som produserer delen og konstruktøren har nok kunnskap om spaltekorrosjon. Tenk deg ordentlig om før du bestemmer deg for hvilket materiale/belegg du skal bruke!

14 14 Korrosjonsklassifisering (C-klassifisering) Når man C-klassifiserer et feste utfører man laboratorietester på materialet. Den testmetoden som brukes i dag kalles Nordtest prosjekt 1459:99 og den brukes først og fremst til å sammenligne forskjellige belegg. På grunn av testens usikkerhet gis produktene C-klassifisering i maksimalt 15 år. Man tar ikke hensyn til eventuell skade på belegget som kan oppstå i det momentet man f.eks. skrur ned en skrue. Produktet blir C klassifisert etter ISO Korrosjonsklasse Miljøets Anbefalt Eksempel på typiske miljøer korrosivitet materiale/belegg Utendørs Innendørs Oppvarmede rom med tørr luft og C1 Veldig lav Elforsinket/fosfatert (Finnes ikke utendørs.) ubetydelige mengder forurensning. F.eks. kontor, butikk, skole og hotell. C2 Lav Atmosfærer med lavt innhold Ikke oppvarmede rom med vekslende Varmforsinket/ av forurensninger og landlige temperatur og fuktighet. 25 µm elforsinking områder. F.eks. lagerlokale og idrettshall. C3 Middels Rustfritt/ Varmforsinket/ 25 µm elforsinking + lakk C4 Høy Syrefast A4 C5 Veldig høy Syrefast med et molybdeninnhold på over 15 % / HCR Atmosfærer med en viss mengde salt eller middels luftforurensninger. F.eks. byområder og lett industriserte områder. Atmosfærer med middels innhold av salt eller påtagelige mengder luftforurensninger. F.eks. industri og kystområder. Industrielle områder med høy luftfuktighet og aggressivt miljø. F.eks. kyst- og offshore områder. Rom med middels fuktighet og store mengder luftforurensninger fra produksjonsprosesser. F.eks. bryggeri, meieri og vaskeri. Rom med høy fuktighet og store mengder luftforurensninger fra produksjonsprosesser. F.eks. kjemiske industrier og skipsverft. Rom med permanent kondensfukt og store mengder luftforurensninger. Tips: Ved veitunneler og i svømmehaller anbefaler Motek kun bruk av HCR-stål eller lignende. Ved montering i de nye kobberbaserte impregnerte materialene skal Rustfritt A2 eller Syrefast A4 brukes. Sinkbeleggets holdbarhet i ulike miljøer Korrosjonsklasse Korrodering i Normal varmforsinking 50 µm Normal elforsinking µm/år *(60 µm i snitt på Moteks spiker) 5 µm C1 0,1 uendelig 50 år C2 0,1-0,7 *Over 100 år 7 år C3 0,7-2,1 *Min 30 år Anbefales ikke C4 2,1-4,2 *Min 15 år Anbefales ikke C5 4,2-8,4 *Min 7 år Anbefales ikke Tips: I impregnerte materialer korroderer sink inntil 3 ganger raskere enn normalt Husk på at f.eks. en by kan ha forskjellige korrosjonsklasser avhengig av bydel Moteks varmforsinkede spiker er sertifisert til 30 år i C3 miljø og 15 år i C4 miljø!

15 15 Belegg: Et belegg brukes ofte på materialer for å øke motstanden mot korrosjon. Det er store økonomiske gevinster i å kunne beskytte metallene mot korrosjon. Dette skjer ofte ved at produktet påføres et belegg som beskytter det mot korrosjon. Dette kan være et annet metall, men også keramiske belegg er blitt vanligere. Den vanligste måten å beskytte stål på, er å påføre et tynt lag med sink. De mest klassiske, utprøvde og best dokumenterte måtene er varm- og elforsinking. Varmforsinking (kalles også galvanisering): Et produkt som skal varmforsinkes må rengjøres veldig nøye før selve varmforsinkingen. Dette for å fjerne alle forurensningene på materialet, som f.eks. fett. Siden senker man materialet i et bad av smeltet sink, så produktet får en jevn overflate. Etter dette sentrifugeres produktet for å fjerne eventuell overskuddssink. Moteks spiker har en gjennomsnittlig tykkelse på dette belegget på rundt 60 µm, og er egnet for bruk utendørs eller i krevende innendørsmiljøer. De kan derimot ikke brukes i kyst- og industrimiljø eller i de nye kobberbaserte trykkimpregneringene som er veldig aggressive mot nettopp sink. Elforsinking (elektrolytisk forsinking): heter på engelsk galvanized og kan lett forveksles med det norsk/svenske galvanisering. Et produkt som skal elforsinkes må rengjøres veldig nøye før selve elforsinkingen. Dette for å fjerne alle forurensningene på materialet, som f.eks. fett. Forsinkingen utføres ved å senke produktet ned i en vannbasert løsning som inneholder sink ioner. Så kobles materialet som skal elforsinkes som en katode til en likestrømskilde. Dette gjør at et veldig tynt og fint sjikt legger seg jevnt på overflaten. Moteks produkter har en gjennomsnittlig tykkelse på denne overflaten på rundt 2 5 µm og egner seg for bruk i normale innendørsmiljøer. Det finnes også visse produkter med inntil 25 µm sjikt som ifølge rådende anbefalinger skal kunne brukes utendørs sammen med lakkering. Fosfatering: er en type sjiktdannelse på metall gjennom bad eller påsprøyting. Fosfateringen skjer gjennom en kjemisk reaksjon mellom en sink-, jern- eller manganfosfateringsløsning og metalloverflaten. Ved fosfatering av skruer skiller man mellom grå og svart fosfatering. Fosfateringen i seg selv gir en relativt dårlig korrosjonsbeskyttelse og kan kun brukes i C1 miljøer. Gråfosfatering er den vanligste prosessen, sjiktet blir grått og får en jevn overflate. Sjikttykkelsen kan variere avhengig av ønsket kvalitet, mellom 1 30 µm. På skruer brukes vanligvis maks 5 µm tykkelse på belegget. Svartfosfatering er en rimelig og fullgod metode for korrosjonsbeskyttelse i C1 miljø. Ulempen med denne metoden er at det er en ganske miljøskadelig prosess, og derfor går flere over til alternative metoder som f.eks. elforsinking. Alle beleggene har positive og negative egenskaper. Derfor finnes ikke det optimale materialet og belegget. Hver applikasjon må vurderes når det gjelder mekaniske og korrosjonsmessige egenskaper tilpasset miljø og påkjenning.

16 16 Beregning på spiker Uttrekksverdier Vi har valgt å bruke beregnede verdier i denne tekniske håndboken. Disse verdiene er beregnet i henhold til DIN og EN TC , og inneholder de sikkerhetsfaktorer som kreves for videre beregninger på byggeplassen. Dette har vi gjort fordi testede uttrekksverdier er avhengig av mange viktige faktorer som kvalitet på virket, fuktighet og temperatur. Skulle man isteden brukt et laboratorium for å utføre disse testene, ville man generelt fått tre ganger så høye verdier på spiker. Motek har utført en slik testing på visse produkter i henhold til NS-EN 1382 hos Norsk Treteknisk Institutt. Disse testene er gjort under veldig spesielle forhold. De er gjort med granvirke som er klimatisert til 65 % RF og 20 C. Motek anser at dette forholdet kun kan oppnås i et laboratorium, og at disse verdiene ikke er brukbare i et naturlig miljø. Tverrbelastning For å beregne den tverrbelastningen som en spiker tåler i en tre til tre forbindelse, bør man ha minst to spiker på rad i en forbindelse. For å komme opp i maksimale tverrkraftverdier skal spikeravstanden være minst 14 x diameteren på spikeren. Har man en mindre avstand skal man multiplisere ned denne verdien med en faktor som gis av Treteknisk håndbok nr. 3. Disse verdiene kan også interpoleres, men man skal ikke bruke en avstand på mindre enn 6 x diameteren. Kantavstand til spiker skal også tas hensyn til. Spikrer man vinkelrett mot fiberretningen er denne avstanden 5 x diameteren. Denne monteringen er den vanligste, men skal man spikre med en vinkel mot fibrene er dette beskrevet i Treteknisk håndbok nr. 3. Nedenfor viser vi verdiene på hvilken tverrbelastning en spikerforbindelse klarer ved en tre til tre forbindelse, som er den vanligste. Disse verdiene forutsetter at materialene man sammenføyer har samme fasthetsklasse. Har de forskjellig fasthetsklasse brukes den minste. Treteknisk håndbok beskriver og OSB/spon til tre, hard trefiberplate til tre og stålplate til tre.

17 17 Tverrbelastningstabeller Tre mot tre forbindelser. Karakteristisk kapasitet i N per snitt og per rund spiker. Strekkfasthet spiker = 600N/mm² Forankringslengde = minst 12 x diameteren på spikeren. t 1 = tykkelse på materialet C 1 = kvaliteten på virket Diameter på spiker (mm) t 1 C 1 1,9 2,1 2,3 2,5 2,7 2,9 3,1 3,3 3,5 3,7 3,9 4,1 4,3 23 C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C Utdrag fra Treteknisk håndbok nr. 3

18 18 Tre mot tre forbindelser. Karakteristisk kapasitet i N per snitt og per firkantspiker. Strekkfasthet spiker = 600N/mm² Forankringslengde = minst 12 x diameteren på spikeren. t 1 = tykkelse på materialet C 1 = kvaliteten på virket Diameter på spiker (mm) t 1 C 1 1,9 2,1 2,3 2,5 2,7 2,9 3,1 3,3 3,5 3,7 3,9 4,1 4,3 23 C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C Utdrag fra Treteknisk håndbok nr. 3

19 19 Beregning av treskrue (forsenket og rundt hode): Disse beregningene kommer fra tysk standard DIN og gjelder bare dersom ytre diameter på skruen er 4 mm. Beregninger på skrue gjelder hvis den skrus 45 α 90 i forhold til kjernevirket (α er vinkelen mellom skrueaksen og retningen på kjernevirket). Verdiene er generelle og kan brukes ved dimensjonering på byggeplassen. Testede verdier er betydelig høyere, men er også gjort under veldig spesielle forhold, og kan derfor ikke brukes som dimensjonerende verdier. Man har forskjeller i materiale, temperatur, fuktighet osv. Uttrekkskraft: Tillatt kraft N = 5,0 x S g x d 1 (N) N = Tillatt kraft i Newton, 1 newton = 0,1 kg S g = skruelengde ned i underlaget, dvs. den gjengede delen som går ned i underlaget d 1 = ytterdiameter på skruen, i mm Gjennomtrekking av hode: Verdiene gjelder for montert materiale som har en tykkelse mellom 12 og 20 mm. Tillatt kraft N = 4,0 x d k 2 (N) N = Tillatt kraft i Newton, 1 newton = 0,1 kg d k = diameter på hodet/diameter på skiven, i mm Merk at gjennomtrekking av hodet nesten alltid er dimensjonerende hvis man ikke har skive! Skjærkraft: For beregning av kraft som kommer vinkelrett på skrueaksen gjelder følgende formler: For innfesting av tre til tre Tillatt kraft N = 4,0 x a 1 x d 1 < 17 x d 1 2 (N) For innfesting av stål til tre Tillatt kraft N = 1,25 x 17 x d 1 2 (N) N = Tillatt kraft i Newton, 1 newton = 0,1 kg d 1 = ytterdiameter på skruen, i mm a 1 = lengde av skruen i underlaget Disse formlene krever en innskruingslengde på minst 8 x d 1. Dvs. at en skrue med Ø 6 mm trenger en minimum innfesting i underlaget på 6 x 8 = 48 mm.

20 20 Anbefalt kantavstand og avstand for treskrue Min. avstand mellom skruene Kantavstand til utsatt kant Kantavstand til ikke utsatt kant Vilkår for bruk Ikke forborede hull iht. DIN 1052 d = Ytterdiameter skrue 10 x d 5 x d 15 x d 7 x d 7 x d 5 x d Senteravstand parallelt med kjernen Senteravstand på tvers av kjernen Kantavstand parallelt med kjernen Kantavstand på tvers av kjernen Kantavstand parallelt med kjernen Kantavstand på tvers av kjernen = Parallelt med kjernen = På tvers av kjernen

21 21 Forklaringer av benevnelser Benevnelser: Kraft måles i Newton (F): 1 N ~ 0,1 kg, 1 kn ~ 100 kg. Beleggtykkelse måles i (µm): 1 µm = 1 mikrometer, 1000 µm = 1 mm. Spenning i materialet måles i (N/mm²): Kraften multipliseres med areaen på den påvirkede overflaten for å se kraften den tåler. Strekk kraft Måles i N eller kn. Strekk kraft er kraften som materialet tåler i lengderetningen. Verdiene på strekk kraften er en garantert minsteverdi som vi har fått fra våre leverandører. Tester viser at disse verdiene er i underkant, men de skal brukes ved videre beregninger på byggeplassen. Skjær kraft Måles i N eller kn. Skjær kraft er den kraften materialet tåler sideveis. Verdiene på tverrkraften er en garantert minsteverdi som vi har fått fra våre leverandører. Tester viser at disse verdiene er i underkant, men de skal brukes ved videre beregninger på byggeplassen. Belegg Tykkelsen på belegget er en absolutt minimumsverdi som vi har fått fra våre leverandører. Tester viser at disse verdiene er godt i underkant, men de skal brukes ved videre beregninger på byggeplassen. Denne manualen er skrevet for å hjelpe brukeren til å velge riktig skrue. Verdiene kan være forskjellig fra materiale til materiale, og det er opp til brukeren å velge riktig skrue. Man må ta hensyn til reglene i DIN til 3: Motek tar ikke ansvar for eventuelle feil som gjøres på byggeplassen.