Friction Analysis of Bolts
Author
Mortensen, Jacob
Term
7. term
Education
Publication year
2014
Submitted on
2014-01-06
Pages
82
Abstract
Dette bachelorprojekt, udført på Aalborg Universitet Esbjerg i samarbejde med Arvid Nilsson, undersøger hvordan friktion i skrueforbindelser påvirker det tilspændingsmoment, der kræves for at opnå en ønsket forspænding. Projektets centrale spørgsmål er, hvordan man kan opnå præcis og ensartet tilspænding ved at kende og styre friktionskoefficienten for bolte og møtrikker. Arbejdet kombinerer teori om tilspændingsteknik, boltens kraft–deformationsadfærd og momentberegning med en række praktiske forsøg. Testopsætningen anvender standardkomponenter (bolte i henhold til ISO 4014 og møtrikker i henhold til ISO 4032, metriske gevind), materialer i kulstofstål (klasse 8.8 med møtrikker klasse 8) og rustfrit stål (A4-80), samt almindelige overfladebehandlinger (uoverfladebehandlet, elektrogalvaniseret, varmforzinket, zinkflake) med og uden smøremidler. Rapporten beskriver faktorer, der påvirker tilspænding (fastener, klemte dele, miljø og værktøj), testprocedure og supplerende trækprøvning. Resultatdelen præsenterer friktionskoefficienter for de forskellige kombinationer og drøfter karakteristika for boltetyperne. Overordnet fremhæves, at veldefinerede og ensartede friktionsforhold kan reducere spredning i forspænding, lette præcis momentdimensionering og i nogle tilfælde muliggøre bedre udnyttelse af fasteneren og potentielle omkostningsreduktioner. Konkrete tal og detaljerede resultater gives i rapportens resultatafsnit og konklusion.
This bachelor project, conducted at Aalborg University Esbjerg in collaboration with Arvid Nilsson, investigates how friction in bolted joints affects the tightening torque required to achieve a target preload. The core question is how to obtain precise and uniform tightening by knowing and controlling the friction coefficient of bolts and nuts. The work combines theory on tightening techniques, bolt force–displacement behavior, and torque calculation with a series of practical tests. The test setup uses standard components (bolts to ISO 4014 and nuts to ISO 4032 with metric threads), materials in carbon steel (class 8.8 with class 8 nuts) and stainless steel (A4-80), and common surface conditions (plain, electro-galvanized, hot-dip galvanized, zinc flake), with and without lubricants. The report outlines factors influencing tightening (fastener, clamped parts, environment, and tools), the test procedure, and supplementary tensile tests. The results section presents friction coefficients for the different combinations and discusses characteristic behavior of the bolt types. Overall, the study highlights that well-defined and uniform friction conditions can reduce preload scatter, enable more accurate torque specification, and in some cases allow better fastener utilization and potential cost reductions. Specific numerical findings and detailed outcomes are provided in the results and conclusion.
[This summary has been generated with the help of AI directly from the project (PDF)]
Documents