Zelfdraadvormende schroeven

Zelfdraadvormende schroeven voor efficiënte metrische verbindingen

Zelfdraadvormende schroeven zijn speciale schroeven die tijdens montage hun eigen metrische binnendraad vormen in een daarvoor geschikt voorbereid gat.

In plaats van materiaal weg te snijden, wordt het materiaal rondom de schroefdraad plaatselijk vervormd en verplaatst.

Hierdoor kan een passende binnendraad ontstaan zonder dat het gat vooraf afzonderlijk met een tap hoeft te worden voorzien van schroefdraad.

Zelfdraadvormende schroeven worden veel toegepast binnen:

• machinebouw;
• apparatenbouw;
• automotive;
• elektrotechniek;
• plaatbewerking;
• metaalconstructies;
• kunststof onderdelen;
• industriële serieassemblage.

DIN 7500-1 zelfdraadvormende schroeven

Een belangrijke norm binnen deze productgroep is DIN 7500-1.

De actuele uitvoering is DIN 7500-1:2021-07.

Deze norm beschrijft technische eisen voor inzetgeharde en ontlaten metrische draadvormende schroeven met verschillende kopvormen.

DIN 7500-1 omvat nominale schroefdraaddiameters van 2 mm tot en met 12 mm.

De schroef vormt tijdens montage een binnendraad die aansluit op metrische ISO-schroefdraad voor algemene technische toepassingen.

DIN 7500-1 is specifiek bedoeld voor draadvormende schroeven en niet voor draadsnijdende schroeven.

Hoe werkt een zelfdraadvormende schroef?

Voor montage wordt eerst een gat met de juiste diameter aangebracht.

De draadvormende schroef wordt vervolgens in dit gat gedraaid.

Door de speciale geometrie van het vormende gedeelte wordt het materiaal rondom de schroef plastisch vervormd.

Het materiaal wordt als het ware naar de gewenste schroefdraadcontour gedrukt.

Hierdoor ontstaat de binnendraad zonder dat deze op dezelfde manier als bij een snijdende schroef wordt uitgesneden.

Geen aparte tapbewerking nodig

Bij een traditionele metrische schroefverbinding kan het productieproces bijvoorbeeld bestaan uit:

1. gat boren;
2. binnendraad tappen;
3. gat reinigen;
4. machineschroef monteren.

Met een geschikte zelfdraadvormende schroef kan dit proces in veel toepassingen worden teruggebracht tot:

1. geschikt montagegat maken;
2. zelfdraadvormende schroef indraaien.

Hierdoor kan een afzonderlijke tapbewerking vervallen.

Vooral bij grote productseries kan dit voordelen bieden op het gebied van montagetijd en proceskosten.

DIN 7500-2 voor de gatdiameter

De diameter van het voorbereidende gat is één van de belangrijkste factoren bij draadvormende schroeven.

Hiervoor is DIN 7500-2 relevant.

DIN 7500-2 geeft richtwaarden voor gatdiameters voor metrische draadvormende schroeven.

De juiste gatdiameter wordt onder andere beïnvloed door:

• schroefdiameter;
• basismateriaal;
• materiaalhardheid;
• inschroeflengte;
• manier waarop het gat wordt geproduceerd.

De opgegeven gatdiameters zijn richtwaarden. Vooral bij serieproductie moet de gekozen diameter in de daadwerkelijke materiaal- en productiecombinatie worden getest.

Waarom is de gatdiameter zo belangrijk?

Een te klein montagegat vraagt veel materiaalvervorming.

Hierdoor kan het indraaimoment te hoog worden.

Mogelijke gevolgen zijn:

• beschadiging van de schroef;
• beschadiging van de aandrijving;
• te hoge montagekrachten;
• materiaalvervorming;
• schroefbreuk.

Een te groot gat kan juist leiden tot onvoldoende gevormde schroefdraad.

Hierdoor kunnen onder andere ontstaan:

• onvoldoende draadcontact;
• lagere uittreksterkte;
• slechte verbinding;
• doordraaien van de schroef.

Gebruik daarom altijd een gatdiameter die geschikt is voor de specifieke schroef en het basismateriaal.

Geboord, geponst of gegoten gat

Het montagegat hoeft niet altijd op dezelfde manier te worden geproduceerd.

Afhankelijk van de constructie kan het bijvoorbeeld worden:

• geboord;
• geponst;
• gegoten;
• geëxtrudeerd;
• op een andere gecontroleerde manier gevormd.

De productiemethode kan invloed hebben op de materiaalhardheid rondom het gat.

Bij geponste gaten kan het materiaal aan de rand bijvoorbeeld harder worden door het productieproces.

Hierdoor kan een andere optimale gatdiameter nodig zijn dan bij een geboord gat.

Zelfdraadvormend versus zelfdraadsnijdend

Dit is het belangrijkste onderscheid met de vorige productgroep.

Zelfdraadvormende schroef

Een draadvormende schroef verplaatst en vervormt materiaal om binnendraad te creëren.

Er wordt tijdens het normale vormproces geen schroefdraadprofiel uit het materiaal gesneden.

Zelfdraadsnijdende schroef

Een snijdende schroef heeft snijkanten die daadwerkelijk materiaal wegnemen.

Hierbij kunnen spanen ontstaan.

Dit verschil kan belangrijk zijn voor toepassingen waarin losse metaalspanen ongewenst zijn.

Minder spanenvorming

Omdat het materiaal bij draadvormen wordt vervormd in plaats van uitgesneden, ontstaan normaal gesproken geen snijspanen zoals bij een draadsnijdende schroef.

Dat kan een groot voordeel zijn bij bijvoorbeeld:

• elektronische apparatuur;
• elektrische behuizingen;
• precisieapparatuur;
• gesloten machineconstructies;
• andere toepassingen waarbij losse spanen ongewenst zijn.

De daadwerkelijke geschiktheid moet uiteraard altijd voor de specifieke constructie worden beoordeeld.

Zelfdraadvormende schroef versus machineschroef

Een machineschroef heeft normale metrische buitendraad en verwacht dat passende binnendraad al aanwezig is.

Een zelfdraadvormende schroef creëert tijdens de eerste montage zelf de bijpassende binnendraad.

Machineschroef

Wordt gemonteerd in:

• vooraf getapt gat;
• moer;
• draadinsert;
• ander onderdeel met bestaande binnendraad.

Zelfdraadvormende schroef

Wordt in een passend voorbereid gat gemonteerd en vormt daar tijdens montage de binnendraad.

Hierdoor kan de voorafgaande tapbewerking vervallen.

Zelfdraadvormende schroef versus plaatschroef

Een traditionele plaatschroef en een metrische draadvormende schroef zijn niet hetzelfde.

Plaatschroef

Gebruikt doorgaans speciale ST-schroefdraad en wordt veel toegepast in dun plaatmateriaal.

Zelfdraadvormende metrische schroef

Vormt een binnendraad die aansluit op metrische ISO-schroefdraad.

Hierdoor is deze uitvoering vooral interessant wanneer een metrisch bevestigingssysteem gewenst is.

Zelfdraadvormende schroef versus zelfborende schroef

Ook zelfborende schroeven werken volgens een ander principe.

Een zelfborende schroef heeft een boorpunt waarmee bij geschikte toepassingen eerst het montagegat wordt gemaakt.

Een zelfdraadvormende schroef vereist normaal gesproken een reeds aanwezig gat met de juiste diameter en vormt vervolgens de binnendraad.

Kort samengevat:

zelfborend = montagegat maken

zelfdraadvormend = binnendraad vormen

Metrische ISO-schroefdraad

DIN 7500-1-draadvormende schroeven creëren binnendraad die geschikt is voor metrische ISO-schroefdraad.

De norm omvat nominale diameters van 2 tot en met 12 mm.

Veelvoorkomende metrische uitvoeringen zijn bijvoorbeeld:

• M3;
• M4;
• M5;
• M6;
• M8;
• M10;
• M12.

Welke maten beschikbaar zijn, hangt af van kopvorm, materiaal, lengte en productserie.

Verschillende kopvormen

Zelfdraadvormende schroeven zijn verkrijgbaar met uiteenlopende kopvormen.

Pancilinder- of bolcilinderkop

Een afgeronde kop die boven het oppervlak blijft en een bruikbaar draagvlak biedt.

Flenskop

Een kop met geïntegreerde verbreding aan de onderzijde.

Hierdoor wordt de klemkracht over een groter oppervlak verdeeld.

Verzonken kop

De kop wordt in een passende verzinking opgenomen en kan vrijwel vlak met het oppervlak worden gemonteerd.

Zeskantkop

Biedt een externe aandrijving voor montage met een passende dop of sleutel.

Welke kopvorm geschikt is, hangt af van montageruimte, belasting en gewenste afwerking.

Verschillende aandrijvingen

Afhankelijk van het assortiment zijn draadvormende schroeven verkrijgbaar met onder andere:

• kruiskop;
• T-ster / hexalobular;
• zeskant;
• andere technische aandrijvingen.

Een T-ster-aandrijving kan bijvoorbeeld interessant zijn voor seriematige montage vanwege de goede krachtoverdracht tussen bit en schroef.

Gebruik altijd de juiste bit- of sleutelmaat.

Speciale schroefdraadgeometrie

Niet alle draadvormende schroeven hebben exact dezelfde vormgeometrie.

Commerciële uitvoeringen kunnen bijvoorbeeld een speciale meerlobbige of niet volledig ronde doorsnede hebben.

Tijdens montage zorgt deze geometrie ervoor dat het materiaal plaatselijk wordt belast en in de vorm van de gewenste binnendraad wordt gedrukt.

Hierdoor kan het benodigde vormmoment worden verminderd en kan een sterke schroefdraadverbinding ontstaan.

De exacte geometrie verschilt per fabrikant en schroefsysteem.

30° en 45° draadvormende schroeven

Binnen commerciële assortimenten worden ook zelfdraadvormende schroeven met verschillende draadflankgeometrieën aangeboden, bijvoorbeeld uitvoeringen met 30° of 45°.

Deze geometrie beïnvloedt hoe de schroef het materiaal tijdens montage vervormt.

Niet iedere uitvoering is geschikt voor hetzelfde basismateriaal.

Selecteer de schroef daarom op basis van de technische productgegevens en niet alleen op nominale diameter.

Zelfdraadvormende schroeven in staal

Draadvormende schroeven worden veel gebruikt in metalen onderdelen.

Mogelijke basismaterialen zijn bijvoorbeeld:

• staal;
• aluminium;
• zink- en lichtmetaallegeringen;
• andere voldoende vervormbare materialen.

De maximale materiaalhardheid die een schroef betrouwbaar kan vormen is afhankelijk van de schroefconstructie en technische norm.

Gebruik daarom altijd de productspecificaties voor het betreffende basismateriaal.

Zelfdraadvormende schroeven in aluminium

Aluminium is door zijn vervormbaarheid geschikt voor veel draadvormende toepassingen.

De schroef kan binnendraad vormen zonder dat vooraf een afzonderlijke tapbewerking nodig is.

De juiste kerngatdiameter blijft daarbij essentieel.

Een te kleine diameter kan te veel materiaalvervorming veroorzaken, terwijl een te groot gat onvoldoende draadcontact oplevert.

Zelfdraadvormende schroeven in kunststof

Ook voor kunststof bestaan draadvormende schroeven.

Kunststoffen hebben echter heel andere mechanische eigenschappen dan metaal.

Hierbij spelen onder andere een rol:

• elasticiteit;
• brosheid;
• temperatuur;
• wanddikte;
• type kunststof;
• schroefdraadgeometrie.

Voor kunststof worden daarom vaak specifiek ontworpen draadvormende schroeven gebruikt.

Een DIN 7500-schroef voor metalen toepassingen moet niet automatisch als optimale kunststofschroef worden beschouwd.

Inzetgeharde draadvormende schroeven

DIN 7500-1 behandelt inzetgeharde en ontlaten schroeven.

De buitenste zone van de schroef moet voldoende hard zijn om tijdens montage het basismateriaal betrouwbaar te vervormen.

Tegelijkertijd moet de kern voldoende mechanische eigenschappen behouden.

Dit onderscheidt dergelijke schroeven van normale metrische machineschroeven.

Zelfdraadvormende schroeven klasse 10.9

Voor specifieke metrische draadvormende schroeven met mechanische eigenschappen van klasse 10.9 bestaan aanvullende technische normen.

DIN 267-30 behandelt metrische draadvormende schroeven van klasse 10.9.

Deze uitvoering is bedoeld voor algemene technische toepassingen waarbij hogere mechanische eigenschappen nodig zijn.

Daarnaast bestaat DIN 267-31 voor klasse 10.9-draadvormende schroeven met een aanvullend geharde draadvormende zone.

Controleer altijd welke norm bij het specifieke product hoort.

DIN 267-30

DIN 267-30 beschrijft metrische draadvormende schroeven van sterkteklasse 10.9.

Deze norm heeft betrekking op schroeven die passende metrische binnendraad vormen in daarvoor geschikte materialen.

De eisen verschillen van de standaard inzetgeharde DIN 7500-1-uitvoeringen.

Daarom mag een DIN 267-30-schroef niet uitsluitend op basis van maat worden gelijkgesteld aan iedere willekeurige DIN 7500-schroef.

DIN 267-31

DIN 267-31 behandelt metrische draadvormende schroeven van klasse 10.9 met een extra geharde draadvormende zone.

Deze constructie combineert de mechanische eigenschappen van de schroef met een lokaal gehard gedeelte dat nodig is voor het vormen van de binnendraad.

De juiste uitvoering moet worden gekozen op basis van basismateriaal, mechanische belasting en montageproces.

Voordelen van zelfdraadvormende schroeven

Zelfdraadvormende schroeven kunnen verschillende productievoordelen bieden:

• geen afzonderlijke tapbewerking;
• minder processtappen;
• weinig tot geen snijspanen;
• geschikt voor seriemontage;
• metrische schroefdraadverbinding;
• goede draadinschakeling;
• mogelijkheid tot automatisering van montage;
• minder losse bevestigingsonderdelen.

De uiteindelijke voordelen zijn afhankelijk van materiaal en constructie.

Mogelijke hogere sterkte van gevormde draad

Bij draadvormen wordt materiaal niet verwijderd maar verplaatst.

Hierdoor blijft meer materiaal rondom het gevormde draadprofiel aanwezig dan wanneer een groot deel daarvan wordt uitgesneden.

Dit kan in geschikte materialen gunstige mechanische eigenschappen geven.

De daadwerkelijke uittreksterkte moet echter altijd met de specifieke combinatie van:

• schroef;
• gatdiameter;
• materiaal;
• inschroeflengte

worden bepaald.

Inschroeflengte

De hoeveelheid materiaal waarin de schroef grijpt heeft directe invloed op de belastbaarheid.

Een grotere inschroeflengte betekent doorgaans dat meer draadgangen belasting kunnen opnemen.

De optimale lengte hangt af van:

• schroefdiameter;
• basismateriaal;
• hardheid;
• wanddikte;
• mechanische belasting.

Gebruik bij technisch belaste verbindingen de richtlijnen van de schroeffabrikant of constructie.

Hergebruik en demontage

Een verbinding met een zelfdraadvormende schroef kan afhankelijk van product en toepassing demonteerbaar zijn.

Na de eerste montage is de binnendraad al gevormd.

Of dezelfde draadvormende schroef opnieuw mag worden gebruikt, moet echter aan de hand van de technische productspecificaties worden beoordeeld.

Voor toepassingen met herhaalde demontage kan ook worden onderzocht of na de eerste draadvorming een passende metrische bevestiging kan worden gebruikt.

Dit mag niet zonder technische controle worden aangenomen.

Stalen zelfdraadvormende schroeven

Staal wordt veel toegepast voor metrische draadvormende schroeven.

Afhankelijk van uitvoering zijn verschillende warmtebehandelingen en coatings mogelijk.

Veelvoorkomende oppervlaktebehandelingen zijn bijvoorbeeld:

• elektrolytisch verzinkt;
• zwart gepassiveerd;
• zinkflake;
• andere technische coatings.

De coating kan invloed hebben op corrosiebestendigheid én montagewrijving.

RVS zelfdraadvormende schroeven

Afhankelijk van de productserie bestaan ook zelfdraadvormende schroeven in RVS, waaronder RVS A2.

RVS heeft andere hardheids- en mechanische eigenschappen dan inzetgehard koolstofstaal.

Daarom moet worden gecontroleerd of een specifieke RVS-uitvoering daadwerkelijk geschikt is voor het materiaal waarin de draad moet worden gevormd.

Kies niet alleen op corrosiebestendigheid.

Indraaimoment en aandraaimoment

Bij draadvormende schroeven zijn meerdere momenten relevant.

Tijdens montage moet eerst voldoende kracht worden geleverd om de binnendraad te vormen.

Daarna wordt de verbinding verder aangedraaid om de gewenste klemming te bereiken.

Het vormmoment mag niet zo hoog zijn dat onvoldoende marge overblijft tussen:

• draadvormmoment;
• gewenst montagemoment;
• doordraai- of bezwijkmoment.

Voor serieproductie is het daarom verstandig de daadwerkelijke montagecombinatie vooraf te testen.

Waar moet je op letten bij het kiezen van zelfdraadvormende schroeven?

1. Kies de juiste diameter

Controleer welke metrische draadmaat nodig is.

2. Bepaal de juiste gatdiameter

Gebruik een diameter die past bij de schroef, het materiaal en de inschroeflengte.

3. Controleer het basismateriaal

Niet ieder materiaal kan met dezelfde draadvormende schroef betrouwbaar worden vervormd.

4. Kies de kopvorm

Bepaal of bijvoorbeeld een pancilinder-, flens-, verzonken of zeskantkop gewenst is.

5. Kies de aandrijving

Stem kruiskop, T-ster, zeskant of een andere aandrijving af op het montageproces.

6. Kies het juiste schroefmateriaal

Controleer hardheid, mechanische eigenschappen en corrosiebestendigheid.

7. Controleer de inschroeflengte

Zorg voor voldoende draadcontact voor de optredende belasting.

8. Test seriematige montage

Bij productieaantallen is het verstandig de combinatie van gatdiameter, materiaal en montagemoment praktisch te valideren.

Zelfdraadvormende schroeven monteren

Maak eerst een montagegat met de voorgeschreven diameter.

Zorg ervoor dat het gat en de schroef correct zijn uitgelijnd.

Plaats de schroef recht in het gat en gebruik de juiste bit of dop.

Draai de schroef gecontroleerd in.

Tijdens het eerste gedeelte van de montage wordt de binnendraad gevormd.

Wanneer de kop het werkstuk bereikt, wordt de verbinding verder op de voorgeschreven klemming gebracht.

Voorkom overmatig aandraaien, omdat hierdoor de gevormde binnendraad of schroef kan worden beschadigd.

Bij seriematige of technisch zwaar belaste toepassingen moeten het toerental, montagekoppel en gatdiameter worden afgestemd op de specifieke combinatie.

Zelfdraadvormende schroeven bestellen bij ROKAFAST

Bij ROKAFAST vind je zelfdraadvormende schroeven voor professionele toepassingen binnen machinebouw, apparatenbouw, automotive en industriële assemblage.

Bekijk het assortiment in verschillende metrische diameters, lengtes, kopvormen, aandrijvingen, materialen en oppervlaktebehandelingen.

Selecteer de juiste zelfdraadvormende schroef op basis van het basismateriaal, de gatdiameter, inschroeflengte en mechanische eisen van de verbinding.

Gerelateerde bevestigingsmaterialen

Naast zelfdraadvormende schroeven vind je binnen het ROKAFAST-assortiment onder andere snijdende schroeven, plaatschroeven, zelfborende schroeven en machineschroeven.

Voor conventionele metrische draadverbindingen en draadbewerking zijn daarnaast tappen, draadsnijgereedschap en draadreparatiesystemen relevant.

Veelgestelde vragen over zelfdraadvormende schroeven

Wat is een zelfdraadvormende schroef?

Een zelfdraadvormende schroef vormt tijdens montage zijn eigen binnendraad door het materiaal rondom de schroefdraad te vervormen en te verplaatsen.

Wat is DIN 7500-1?

DIN 7500-1:2021-07 is de actuele norm voor inzetgeharde en ontlaten metrische draadvormende schroeven. De norm omvat nominale diameters van 2 tot en met 12 mm.

Moet je voor zelfdraadvormende schroeven voorboren?

Ja, normaal gesproken wordt een passend gat voorbereid. De schroef maakt vervolgens tijdens montage zelf de binnendraad.

Wat is DIN 7500-2?

DIN 7500-2 geeft richtwaarden voor de gatdiameters die worden gebruikt bij metrische draadvormende schroeven. Materiaal en inschroeflengte spelen hierbij een belangrijke rol.

Wat is het verschil tussen zelfdraadvormend en zelfdraadsnijdend?

Een draadvormende schroef vervormt het materiaal om binnendraad te creëren. Een draadsnijdende schroef verwijdert materiaal met snijkanten en kan daarbij spanen produceren.

Ontstaan er spanen bij zelfdraadvormende schroeven?

Bij het normale draadvormproces wordt het materiaal vervormd in plaats van uitgesneden. Daardoor ontstaan niet dezelfde snijspanen als bij draadsnijdende schroeven.

Wat is het verschil tussen een zelfdraadvormende schroef en een plaatschroef?

Een traditionele plaatschroef gebruikt speciale zelftappende ST-draad. Metrische zelfdraadvormende schroeven vormen binnendraad die aansluit op metrische ISO-schroefdraad.

Wat is het verschil tussen zelfdraadvormend en zelfborend?

Een zelfborende schroef maakt met zijn boorpunt het montagegat. Een zelfdraadvormende schroef wordt in een bestaand passend gat gemonteerd en vormt daarin de binnendraad.

Welke maten DIN 7500-schroeven bestaan er?

DIN 7500-1 behandelt nominale schroefdraaddiameters van 2 mm tot en met 12 mm. Welke concrete maten verkrijgbaar zijn hangt af van kopvorm en productserie.

Wat gebeurt er wanneer het montagegat te klein is?

Het draadvormmoment kan te hoog worden, waardoor de schroef, aandrijving of het basismateriaal beschadigd kan raken.

Wat gebeurt er wanneer het montagegat te groot is?

Er kan onvoldoende schroefdraad worden gevormd, waardoor de verbinding minder grip en een lagere uittreksterkte kan hebben.

Kunnen zelfdraadvormende schroeven opnieuw worden gebruikt?

Dat hangt af van het schroefsysteem en de toepassing. Controleer bij herhaalde demontage altijd de technische productspecificaties en eisen aan de verbinding.