Tiltrekking av bolter

En bolts primære funksjon er å holde ulike deler sammen og tiltrekking gjøres for å oppnå nødvendig klemkraft mellom delene. Klemkraften oppstår ved at bolten strekkes under tiltrekkingen, vanligvis ved hjelp av å utøve en momentkraft på bolten. Klemkraftens størrelse vil være avhengig av hvor mye bolten strekkes, og kraften må være større enn eventuelle andre ytre påvirkninger for å forhindre at delene skal løsne fra hverandre i bolteforbindelsen.

Boltens mekaniske egenskaper 
Bolter finnes i ulike fasthetsklasser med ulike mekaniske egenskaper. Ved hjelp av påstemplet merking er det mulig å fastsette hvilke mekaniske egenskaper bolten har. For eksempel har en bolt som er merket med fasthetsklasse 8.8 i henhold til ISO 898-1, minimum nominell strekkfasthet på 800 N/mm², og et minimum nominell flytegrense på 80% av 800 N/mm² som er 640 N/mm².

Strekkfastheten angir bruddgrensen i materialet til bolten, mens flytegrensen angir hvor mye materialet i bolten tåler av belastning før det oppstår varig deformasjon og skade. Dette er skillet mellom elastisk og plastisk sone.  

Økt fasthetsklasse gir økt strekkfasthet og flytegrense som er bra, men også økt hardhet. Den økte hardheten medfører at materialet blir mindre seigt og mer sprøtt. Dette er en uønsket effekt for en bolt som skal strekkes ved forspenning. Det er derfor viktig å ikke velge høyere fasthetsklasse enn hva som kreves fra applikasjonen.

Kapasitetsutnyttelse i bolt ved tiltrekking 
Hvor mye av en bolts kapasitet som kan benyttes vil være avhengig av flere faktorer, men den totale spenningen i bolten må aldri overstige boltens flytegrense. Maksimal teoretisk klemkraft for en bolt finnes ved å multiplisere boltens spenningsareal og flytegrense.
  
Eksempel: (Forutsetter ren nominell strekkkraft i bolt) 
En M16 bolt i fasthetsklasse 8.8 har et oppgitt spenningsareal på 157 mm² og en flytegrense på 640 N/mm².  Maksimal klemkraft blir da 157 mm² x 640 N/mm² = 100480 N 

I praksis kan man aldri tiltrekke en bolt til maks teoretisk kapasitet, da det vil oppstå en kombinasjon av torsjon og strekkspenninger i bolten, og en må i tillegg ta høyde for usikkerhet og sikkerhetsmargin i forbindelsen.

Friksjon 
Ved tiltrekking med momentnøkkel vil det anvendte momentet gå med til å skape en strekkraft i skruen (forspenning) og til å overvinne friksjonskrefter i gjenger og anleggsflater. Normalt regner man med at ca. 40% av tiltrekkingsmomentet går bort i friksjonsmotstand i gjenger, og tilsvarende ca. 50% i anleggsflate mellom boltehode og underlag. Se tabell for friksjonskoeffisienter (Friksjonstall i gjenge µG) og (Friksjonstall i anleggsflaten µk) basert på empiriske data. 

Friksjonskreftene tiltar etter hvert som kraften i bolten øker, og medfører at mye av tiltrekkingsmomentet gir torsjonsspenninger i bolten. Som vi ser ut fra dette, vil relativt små variasjoner i friksjonsforholdene gi store variasjoner i oppnådd strekk-kraft i skruen.



Smøremiddel  
Bruk av montasjesmøremidler gir lavere og jevnere friksjonsforhold, mindre torsjonsspenninger og høyere strekk-kraft, jevnere friksjon fører også til mindre spredning i oppnådd strekk-kraft i bolten. 
Ved montering med smøremidler må man påse at innholdet i smøremidlet ikke har negativ innvirkning på bolteforbindelsen med hensyn til galvaniske effekter i det miljøet boltene blir eksponert. Videre er det viktig å justere tiltrekningsmoment avhengig av de friksjonsforhold smøremiddelet gir i gjenger og anleggsflater.

Andre deler i bolteforbindelsen 
I en bolteforbindelse er det flere deler i tillegg til selve bolten som er med å bestemme hvor mye bolt kan tiltrekkes. I kontaktflater mellom hode på bolt eller mutter vil det oppstå et kontakttrykk som ikke må overstige materialenes maksimale kapasitet, og herdede underlagsskiver blir ofte benyttet for å øke kapasiteten. Der en har gjenger direkte i gods så vil materialet i gjengene kunne være dimensjonerende. 

Typer av verktøy for korrekt tiltrekkingsmoment 
For mindre bolteforbindelse benyttes momentnøkler som er forhåndsinnstilt til å løse ut på innstilt moment. Momentnøkler bør kalibreres regelmessig med kalibreringsutstyr for sikkert resultat. 

Et alternativ er en kombinasjon av momentnøkkel og vinkeltrekking. Dette er en god metode da den sikrer at bolten får riktig tiltrekking. 

En tredje metode som benyttes er å strekke bolten enten med hydraulikk eller mekanisk for deretter å rotere mutter ned til overflaten. Denne metoden eliminerer helt friksjon, og gir korrekt strekk i bolten.

Hva skjer ved for lav eller for høyt tiltrekkingsmoment? 
Bolter som ikke har høyt nok tiltrekkingsmoment vil kunne føre til at deler løsner fra hverandre eller at bolten ryker som følge av utmatting. Ved for høyt tiltrekkingsmoment vil spenning i bolten eller andre deler overstige maks kapasitet, og det oppstår varige deformasjoner eller brudd i bolt.

Lik kraftfordeling når flere bolter samvirker (Krysstrekking) 
Når flere bolter inngår i en bolteforbindelse så er det viktig at de har lik kraftfordeling. Dette kan lettest illustreres med hjulbolter på en bil der en krysstrekker bolter. Hvis en ikke krysstrekker bolter, så blir det ulik kraft på den enkelte bolt, og dermed fare for at denne overstiger maks kapasitet.