Auftragnehmer suchen nach One-Stop-Shopping, um Zeit zu sparen, daher bieten Rollformer zunehmend nicht nur die Platte an, sondern auch das, was sie durchläuft, um sie am Laufen zu halten. Schrauben sehen zwar eher klein und unbedeutend aus, sind aber tatsächlich ein äußerst wichtiger Bestandteil der zukünftigen Panel-Performance. Ingenieur Peter Graves, ST Befestigungssysteme, vertiefte sich in seiner in die Wissenschaft der Schrauben 2021 Baurollformmesse Präsentation.
Graves wies darauf hin, dass Schrauben gemäß den vom Industrial Fastener Institute (IFI) festgelegten und in seinem Handbuch enthaltenen Standards konstruiert werden. „Dort finden Sie so ziemlich alles, was Sie wissen müssen“, erklärte Graves: „Welche Kopfgröße, welche Gewindegröße … wie man eine Schraube konstruiert, alles von der Fehlersuche, Qualitätskontrolle, wie man sie sortiert, wie man sie fertigstellt . Es gilt als die Bibel der Schraubenindustrie.“
Es gibt Hunderte von Schraubenvarianten, daher kann es verwirrend werden, sie einzugrenzen. Das erste, was zu suchen ist, was zusammengeschraubt wird. Eine Schraube, die am besten zum Befestigen von Metall an Holz verwendet wird, unterscheidet sich von der besten zum Befestigen von Metall an Metall. Außerdem kann es Unterschiede bei den Holzarten (Südkiefer gegenüber OSB oder Sperrholz) und den Metallarten (leichter Stahl gegenüber schwerem Stahl) geben, die verklebt werden.
Schrauben haben ein sehr einfaches Design mit Kopf, Schaft, Gewinde und Spitze. Es sind die technischen Details, in denen die Wissenschaft verblüffend wird.
ANATOMIE EINER SCHRAUBE
Jede Schraube besteht aus vier grundlegenden Teilen: dem Kopf, dem Schaft, dem Gewindeteil und der Spitze. Ingenieure von Herstellern von Befestigungselementen haben dieses grundlegende Design auf ein erstaunliches Niveau gebracht und die Leistung von Schrauben in verschiedenen Substraten verbessert. Dies geschieht durch Neugestaltung der Teile einer Schraube.
Kopfstile
Der Kopf verhindert, dass das Metall bei Aufwindbedingungen wie einem Sturm über die Oberseite der Schraube gezogen wird. Für Metall sagte Graves: „Die meisten Stahlschrauben haben einen Sechskantkopf. Sogar Holzschrauben haben einen Sechskantkopf mit eingebauter Unterlegscheibe.“
Waffelköpfe und Flachkopfschrauben werden wegen der geringen Bauhöhe an Clipschrauben für eine Stehfalzdachplatte verwendet.
A Fachwerkkopf das ein sehr glattes Profil ergibt, ist normalerweise für Wände und sollte nicht für Dächer verwendet werden, da es sich mit Wasser und Rost füllen kann.
Thread-Stile
„Es gibt so viele Thread-Optionen, wie Sie sich vorstellen können“, sagte Graves.
Für Metall auf Holz haben Schrauben normalerweise 7-14 Gewinde pro Zoll (tpi). „Je härter das Holz, desto mehr Schraubengewinde braucht man“, sagte Graves und erklärte, dass eine falsche Auswahl „die Schraube zerreißt oder das Holz zerreißt“.
Der Bedarf an mehr Fäden gilt auch für Metall auf Metall. Sagte Graves: „Wenn Sie eine Stahlschraube in ein Stahlsubstrat bohren, benötigen Sie 14-24 Gewindegänge pro Zoll.“ Je dicker der Stahl, desto mehr Fäden pro Zoll werden benötigt. "Wenn es anfängt, zu schnell hineinzugehen, wird es sich binden", erklärte er. „Wir nennen es Fressen. Es wird sich im Metall festfressen und Sie werden die Schraube durch Torsion herausdrehen.“
Die Untersuchung der Gewinde pro Zoll wurde von Tom Hulsey, dem inzwischen pensionierten ST Fastening-Ingenieur, durchgeführt. „Er ging durch und bestimmte, wie lang die Fäden sein müssen, um durch dicke Materialien zu kommen“, sagte Graves.
Punktstile
Die Punkte einer Schraube helfen zu bestimmen, wie sich eine Schraube dem Substrat nähert und in dieses bohrt. „Es gibt eine Schneide an der Spitze, und wenn diese Schneide zu schnell geht, wird diese Schraube tatsächlich verbrennen und die Schneide schmilzt“, sagte Graves.
Die heutigen Schraubspitzen sind von einfachen Spitzen zu geriffelten Spitzen übergegangen, um die Leistungsfähigkeit dieser Schneide zu maximieren.
Spitzen und Gewinde sind die Arbeitspferde der Schraube und müssen zusammenarbeiten, um effektiv zu sein. Wie effektiv, hängt oft von der Person hinter dem Schraubwerkzeug ab.
Ein von Graves bereitgestelltes Beispiel war für eine 16-12-Gauge-Pfette oder einen Gürtel. "Sie müssen den ganzen Weg durch die Rückseite der Unterseite des Substrats bohren, bevor diese Gewinde einrasten", sagte er. "Wenn Sie es zu schnell drehen, wird es nicht bohren."
Hüten Sie sich vor Schlagbohrmaschinen, die jetzt mit 4000 U / min laufen können. „Das einzige, was man mit 4000 U/min hineinstecken kann, ist eine wirklich kleine Nr. 10“, sagte er. „Wenn du versuchst, eine so schnelle Stahlschraube einzubauen, verbrennst du dir die Spitze.“
Es war wieder Hulsey, der herausfand, wie viel Geschwindigkeit ein bestimmter Bohrpunkt bewältigen kann. Graves sagte, dass es eine Möglichkeit gibt, festzustellen, ob das Werkzeug die richtige Geschwindigkeit hat. „Normalerweise erkennt man, wann die Schrauben mit der richtigen Geschwindigkeit in den Stahl eingeschraubt werden, weil diese Späne immer wieder herausgeschnitten werden … das ist es, was dazu führt, dass die Bohrspitze durchgeht. Wenn Sie es zu schnell drehen, werden Sie keine Chips herauskommen sehen, also müssen Sie entweder langsamer werden oder Sie haben die Schraubenspitze bereits abgebrannt“, sagte er.
Denken Sie, dass Schraubengewinde einfach sind? So sieht sie ein Ingenieur. Winkel, Steigung, Tiefe, Scheitel, Wurzel und Durchmesser spielen alle eine Rolle bei der Leistung von Schrauben in verschiedenen Substraten.
EXPANSION UND KONTRAKTION
Metallplatten werden ständig durch Dehnung und Kontraktion beansprucht. „Nachts kühlt das Panel ab und tagsüber heizt es sich auf“, erklärt Graves. „Da das Panel hin und her arbeitet, arbeitet dieses Panel manchmal die Schraube heraus. Das einzige, was diese Platte hält, sind die Schrauben.
„Das ist ein riesiges Problem bei billigem Holz, OSB und dünnem Sperrholz“, fuhr Graves fort. „Manchmal lösen sich diese Schrauben, besonders wenn sie überbohrt sind.“
Das Problem wird wahrscheinlich nicht einmal bemerkbar sein, bis sich die Schraube aufgrund von Ausdehnung und Kontraktion zurückzieht. Graves hat eine Schraube mit einer größeren Steigung entwickelt, die dazu beiträgt, Torsion zu widerstehen, und es dem Benutzer ermöglicht, zu fühlen, wenn die Schraube fest geklemmt wurde, aber Überbohren bleibt ein Problem in der Metallindustrie.
Clipschrauben sind eine beliebte Wahl für den Umgang mit Ausdehnung und Kontraktion von Metall. „Viele Clipschrauben haben heutzutage eine Schulter, die in den Schlitz passt, sodass sich der Clip mit dem Stehfalzdach bewegen kann, wenn Sie sich ausdehnen und zusammenziehen“, sagte er.
Andere Umweltfaktoren, die sich auf Schrauben auswirken
Windereignisse
Genauso wichtig wie die Auswahl der Schrauben für eine bestimmte Aufgabe ist, wie, wo und wie viele zu verwenden sind. Das ändert sich bei jedem Job. „Jedes Dach hat unterschiedliche Auftriebsdruckbereiche“, bemerkte Graves und wies darauf hin, dass bei einem Gebäude, das Sturmereignissen ausgesetzt ist, „jede dieser Platten einen anderen Schraubenabstand hat und dieser Schraubenabstand für mehr Haltewiderstand enger wird.“
Zu viele Schrauben können aber auch schlecht sein. „Zu viele Schrauben an einer Stelle wirken sich auf die Holzauszüge aus“, sagte Graves.
Der Projektarchitekt sollte die erforderlichen Anweisungen zur Platzierung geben.
Korrosion
Schrauben, die galvanisiert und mechanisch beschichtet wurden, helfen Korrosion zu verhindern und bieten Schmierfähigkeit, um das Fahren zu verbessern.
Farbverschlechterung
Das Anpassen der Schraubenfarbe an die Plattenfarbe ist eine Wissenschaft für sich. „Es gibt so viele Farben da draußen, wie Sie sich vorstellen können“, sagte Graves. „Jeder versucht, seine Schraube an die Plattenfarbe anzupassen. Das Problem dabei ist, dass die Panelfarbe von einem Ende der Spule zum anderen Ende der Spule wandert.“
Er erklärte den Prozess: „Pulverbeschichtungen oder -farben bestehen aus Harz und fügen dann Füllstoffe hinzu – Pigmente oder gemahlene Partikel, die im Harz verteilt sind – um die Farbe zu erzeugen. Diese Harze tragen diese Farbe durch die gesamte Platte oder das Pulver. Wenn das ultraviolette Licht auf diese Pigmente trifft, beginnen sie, die Intensität dieser Farbe zu verblassen …. Wenn diese Farbe zu verblassen beginnt, sieht sie anders aus als bei der ersten Installation.“
Farbabstimmung ist eine ziemliche Herausforderung. „Jeder weiß, dass ein Schatten hier oder dort einen großen Unterschied machen kann“, sagte Graves.
ST Fastening verwendet jetzt ein Spektrophotometer zur Farbanalyse, um die Abweichung dieser Farbe vom Standard zu bestimmen. Es kann die Farbe aus drei verschiedenen Lichteinstellungen bestimmen: fluoreszierendes Licht, Sonnenlicht und Kerzenlicht.
„Das Spektrophotometer wird tatsächlich erkennen, wie nah wir an einem bekannten Standard in unserer Bibliothek sind“, sagte Graves. Normalerweise kann das menschliche Auge einen Farbunterschied zwischen 5 und 1.0 erkennen, aber das Spektralfotometer kann bis zu einem Zehntel eines Delta E erkennen.
Die Möglichkeit, nach Bedarf „die Farbe einzustellen“, hat sich in der Branche zu einem Wendepunkt entwickelt.
Das Unternehmen hat auch damit begonnen, die Galvanik mit einem Klarlack zu überziehen, um dem Ausbleichen und der Korrosion noch besser zu widerstehen. Rf
