VDA 235-204-2013 High-strength fasteners for the automotive industry.pdf

1、 VDA-Empfehlung/VDA recommendation November 2013 Hochfeste Verbindungselemente fr die Automobilindustrie High-Strength Fasteners for the Automotive Industry VDA 235-204 Ersatz fr/Substitute for VDA 235-201 Fortsetzung Seite 2 bis 9 Continued page 2 to page 9 Herausgeber/Editor: VERBAND DER AUTOMOBIL

2、INDUSTRIE E. V. (VDA); Behrenstr. 35; 10117 Berlin; www.vda.de Vertrieb/Sales: DOKUMENTATION KRAFTFAHRWESEN E.V. (DKF) Ulrichstrae 14, D-74321 Bietigheim-Bissingen, www.dkf-ev.de 2010 Verband der Automobilindustrie e.V., Berlin 1. Anwendungsbereich 1. Scope of Application 2. Verweisungen 2. Referenc

3、es 3. Anforderungen 3. Requirements 3.1 Mechanische Eigenschaften 3.1 Mechanical Properties 3.2 Chemische Zusammensetzung 3.2 Chemical Composition 3.3 Wrmebehandlung 3.3 Heat Treatment 3.4 Anlasstemperatur 3.4 Tempering Temperature 3.5 Delta-Ferrit 3.5 Delta-Ferrite 3.6 Kohlungszustand 3.6 Surface C

4、arbon Condition 3.7 Oberflchenbehandlung 3.7 Surface Treatment 3.8 Reibungszahlen Montageverhalten 3.8 Friction Coefficients Assembly P e r f o r m a n c e 4. Prfung und Abnahme 4. Testing and Inspection 5. Absicherung der Prozessqualitt beim 5. Validation of the Process Quality by Hersteller the Ma

5、nufacturer 6. Aufzeichnungspflichtige Merkmale 6. Mandatorily-Recorded Characteristics 7. Aufbewahrungsfrist 7. Retention Period 1. Anwendungsbereich Das Werkstoffblatt gilt fr mechanische Ver- bindungselemente aus Kohlenstoffstahl und legiertem Stahl in den Festigkeitsklassen 8.8 sowie 10.9 und 12.

6、9 nach DIN EN ISO 898-1, die in der Automobilindustrie eingesetzt wer- den. Die Beurteilung der Prozesse durch die in ISO/TS 16949 beschriebenen Methoden ist unabdingbare Voraussetzung fr die Erbrin- gung des Qualittsnachweises. Dies umfasst insbesondere Prozessaudits beim Lieferanten (siehe hierzu

7、aufzeichnungspflichtige Merk- male in Abschnitt 6 dieses Werkstoffblatts) durch den Kunden oder Kundenorganisatio- nen, die eine Grundlage der Lieferantenfrei- gabe darstellen. Hierfr stellt dieses Werk- stoffblatt die technische Grundlage dar. 1. Scope of Application The material data sheet applies

8、 to fasteners made of carbon steel and alloyed steel for property classes 8.8 as well as 10.9 and 12.9 according to DIN EN ISO 898-1, which are used in the automotive industry. The evaluation of the processes by means of the methods described in ISO/TS 16949 is an indispensible prerequisite for the

9、adduction of the quality assessment. This includes in par- ticular process audits by the client or client organizations of the vendors (for this, see mandatorily-recorded characteristics in sec- tion 6 of this data sheet), which provides a basis for the supplier release. Seite 2 von 9/page 2 of 9 VD

10、A 235-204 November 2013 2. Verweisungen - DIN EN ISO 898-1: 2009-08 Mechanische Eigenschaften von Ver- bindungselementen aus Kohlenstoff- stahl und legiertem Stahl - Teil 1: Schrauben - DIN EN ISO 4759-1: 2000-04 Toleranzen fr Verbindungselemente : Schrauben und Muttern, Produktklassen A, B und C -

11、DIN EN ISO 16047: 2005-10 Verbindungselemente - Drehmo- ment/Vorspannkraft-Versuch - ISO/TS 16949: 2002-03 Qualittsmanagementsysteme - Beson- dere Anforderungen bei Anwendung von ISO 9001: 2000 fr die Serien- und Ersatzteil-Produktion in der Automobil- industrie - DIN EN ISO 18265: 2004-02 Metallisc

12、he Werkstoffe - Umwertung von Hrtewerten - DIN EN 26157-3: 1991-12 Verbindungselemente; Oberflchenfeh- ler; Schrauben fr spezielle Anforderun- gen - VDA 235-101: 2009-08 Reibungszahleinstellung von mechani- schen Verbindungselementen mit metri- schem Gewinde - VDA 235-104: 2009-11 Cr(VI)-freie Oberf

13、lchenschutzarten fr Verbindungselemente mit metrischem Gewinde - VDA 235-203: 2005-08 Verschraubungsverhal- ten/Reibungszahlen - Praxis- und mon- tageorientierte Prfung - VDA 1: 1998/1 Nachweisfhrung - Leitfaden zur Dokumentation und Archivierung von Qualittsforderungen 2. Reference - DIN EN ISO 898

14、-1: 2009-08 Mechanical Properties of Fasteners made from Carbon and Alloyed Steels Part 1: Screws - DIN EN ISO 4759-1: 2000-04 Tolerances for Fasteners Part 1: Bolts, Screws, Studs and Nuts, Product Grades A, B, and C - DIN EN ISO 16047: 2005-10 Fasteners - Torque/clamp force testing - ISO/TS 16949:

15、 2002-03 Quality Management System Special Requirements with Usage of ISO 9001: 2000 for the Series- and Spare-Part- Production in the Automotive Industry - DIN EN ISO 18265: 2004-02 Metallic Materials Conversion of hard- ness values - DIN EN 26157-3: 1991-12 Fasteners; Surface Discontinuities; Bolt

16、s, Screws and Studs for Special Requirements - VDA 235-101: 2009-08 Adjustment of Friction Coefficients for Mechanical Fasteners with Metric Screw Threads - VDA 235-104: 2009-11 Cr(VI)-free Surface-Protection- System for Fasteners with Metrical Screw Threads - VDA 235-203: 2005-08 Assembly Propertie

17、s/Friction Coeffi- cients - Practical- and Assembly- Orientated Test - VDA 1: 1998/1 Verification Guideline for Documenta- tion and Archiving of Quality Require- ments Seite 3 von 9/page 3 of 9 VDA 235-204 November 2013 - DSV-TL: 2006-03 Technische Lieferbedingungen fr Schraubensthle mit erhhten Anf

18、orderungen 3. Anforderungen Verbindungselemente nach diesem Werks- stoffblatt mssen die mechanischen Eigen- schaften nach DIN EN ISO 898-1 und die Oberflchenanforderungen nach DIN EN 26157-3 erfllen. 3.1 Mechanische Eigenschaften Es gelten grundstzlich die mechanischen Eigenschaften von Schrauben na

19、ch DIN EN ISO 898-1. Darber hinaus mssen die Verbindungselemente der Festigkeitsklas- sen 10.9 und 12.9 nachfolgende abweichende oder ergnzende, in Tabelle 1 festgelegte Eigenschaften aufweisen. Bei Verbindungs- elementen mit von DIN EN ISO 898-1 abwei- chenden Mindest- Zugfestigkeiten zwischen 1040

20、 und 1220 MPa sind entsprechende Ver- einbarungen fr Festigkeits- und Hrte- spannen zu treffen. - DSV-TL: 2006-03 Technical Delivery Specifications for Screw Steel with Heightened Require- ments 3. Requirements Fasteners, according to this material data sheet shall00 meet the mechanical properties a

21、ccording to DIN EN ISO 898-1 and the sur- face requirements according to DIN EN 26157-3. 3.1 Mechanical Properties The mechanical properties of screws according to DIN EN ISO 898-1 are generally valid. Furthermore, the fasteners of property classes 10.9 and 12.9 must exhibit divergent or complementa

22、ry characteristics specified in Table 1. With fasteners with values other than the given minimum tensile strength values between 1040 and 1220 MPa from DIN EN ISO 898-1 appropriate arrangements must be made for strength and hardness ranges. Mechanische und technologische Eigenschaften/Mechanical and

23、 Technological Properties Festigkeitsklasse/ property class 10.9 12.9 Zugfestigkeit/Tensile Strength R m,minMPa (fr Schraubenlngen/ for screw lengths l 2,5d) min 1040 1220 max 1190 1370 Vickershrte/Vickers hardness HV, F 98 N a(fr Schraubenlngen/ for screw lengths l 2,5d) min 320 385 max 370 425 Bri

24、nellhrte/Brinell hardness HB, F = 30 D 2a(fr Schraubenlngen/for screw lengths l 2,5d) min 316 380 max 365 419 Oberflchenhrte /Surface Hardness anach/ according to Vickers in HV0,3 max 380 425 Seite 4 von 9/page 4 of 9 VDA 235-204 November 2013 aEine Umwertung der Hrtewerte in Zugfestigkeiten z. B. n

25、ach DIN EN ISO 18265 ist nicht zulssig/A conversion of the hardness values in tensile strength, for example according to DIN EN ISO 18265, is not permitted. Tabelle 1: Mechanische und technologische Eigenschaften von Schrauben der Festigkeitsklassen 10.9 und 12.9 Table 1: Mechanical and technologica

26、l properties of bolts and screws of property classes 10.9 and 12.9 3.2 Chemische Zusammensetzung Fr Verbindungselemente nach diesem Werkstoffblatt gelten die Vorgaben der DIN EN ISO 898-1. Es sind geeignete Werkstoffe gem der DSV-TL Technische Lieferbedingungen fr Schraubensthle mit erhhten Anforder

27、ungen zu whlen. Fr Verbindungselemente der Festigkeits- klasse 12.9 ist die in Tabelle 2 aufgefhrte Massenanalyse verbindlich. 3.2 Chemical Composition The requirements of DIN EN ISO 898-1 apply to the fasteners on this material data sheet. Suitable materials shall be selected from the DSV-TL Techni

28、cal Delivery Condiitions for Screw Steels with enhanced Requirements. The chemical Analysis in mass percentage specified in Table 2 is mandatory for fasteners of property class 12.9. Chemische Zusammensetzung/Chemical Composition (Massenanteile in %/Mass Percentage, %) Element C Si Mn P S Al B Cr, M

29、o, Ni, V Min. 0,30 - - - - 0,02 - 0,9 Max. 0,40 0,15 0,90 0,02 0,015 0,06 0,005 Tabelle 2: Chemische Zusammensetzung fr Schrauben der Festigkeitsklasse 12.9 Table 2: Chemical composition for bolts and screws of property class 12.9 3.3 Wrmebehandlung Schrauben der Festigkeitsklassen 10.9 und 12.9 mss

30、en vor der Wrmebehandlung ent- phosphatiert werden. Fr Schrauben aller Festigkeitsklassen (8.8, 10.9 und 12.9) muss das Austenitisieren in einer auf den Kohlenstoffgehalt des Werk- stoffs abgestimmten und geregelten Ofenat- mosphre oder unter Schutzgas erfolgen. Es ist sicherzustellen, dass die Werk

31、stoffe der Verbindungselemente im Gefge des Kernes im Gewindeteil einen Martensitanteil von min. 90 % im gehrteten Zustand vor dem Anlas- sen aufweisen. 3.3 Heat Treatment Bolts and Screws of property class 10.9 and 12.9 shall be de-phosphatized before heat treatment. The austenitizing process for b

32、olts and screws of all property classes (8.8, 10.9, and 12.9) shall be carried out in a furnace atmos- phere where the carbon potential is adapted to the material and controlled or in an inert gas atmosphere. It shall be ensured that the fastener materials exhibit a martensite percentage in a harden

33、ed condition and before annealing of at least 90 % within the core microstructure of the threaded portion. Seite 5 von 9/page 5 of 9 VDA 235-204 November 2013 3.4 Anlasstemperatur Die Mindestanlasstemperatur fr alle Werk- stoffe und Festigkeitsklassen (einschlielich Sonderfestigkeiten, siehe Abschni

34、tt 3.1) muss 425 C betragen. Die Mindestanlasstempera- tur gilt als eingehalten, wenn der Wiederan- lassversuch nach DIN EN ISO 898-1 erfllt ist. 3.5 Delta-Ferrit ( -Ferrit) Die Oberflche in zugbeanspruchten Berei- chen darf keine metallographisch nachweis- bare, mit Phosphor angereicherte Schicht (

35、 - Ferrit-Saum) aufweisen. 3.6 Kohlungszustand a) Im Falle einer Abkohlung bzw. einer teil- weisen Entkohlung, bei der die Verringerung des Kohlenstoffgehaltes eine hellere Schattie- rung des angelassenen Martensits und eine deutlich niedrigere Hrte als im Grundmetall verursacht, mssen fr die Festig

36、keitsklassen 10.9 und 12.9 die in Tabelle 3 aufgefhrten Grenzwerte eingehalten werden. 3.4 Tempering Temperature The minimum tempering temperature for all materials and propertyclasses (including non- standard strength values, see section 3.1) shall be 425 C. The minimum tempering temperature shall

37、be deemed met when the re-tempering test is satisfied according to DIN EN ISO 898-1. 3.5 Delta-Ferrite ( -Ferrite) The surface in tensioned areas may not ex- hibit a metallographically-detectable white phosphorus-enriched layer ( -ferrite-edge). 3.6 Surface carbon condition a) In the event of a deca

38、rburization or a partial decarbonisation, where the gradual reduction of the carbon content produces a lighter shad- ing of tempered martensite with a significantly lower hardness when compared to the basis metal, the specified limiting values for proper- ty classes 10.9 and 12.9 in Table 3 must be

39、met. Entkohlung/Decarburization Festigkeitsklasse/Property class 10.9 12.9 Mindesthhe der nicht entkohlten Gewin- dezone, E/Minimum height of non- decarburized zone, E 2/3 H 17/8 H 1Maximale Tiefe der Auskohlung G in mm /Maximum depth of complete decarburiza- tion G in mm 0,015 H 1 : Gewindetiefe de

40、s Schraubengewindes unter Maximal-Material-Bedingung/height of external thread in maximum material condition Tabelle 3: Zulssige Werte einer Entkohlung fr die Festigkeitsklassen 10.9 und 12.9 Table 3: Acceptable values for decarburization of property classes 10.9 and 12.9 b) Aufkohlung ist nicht zul

41、ssig. Es muss bei der Beurteilung des Kohlungszustands durch Hrtemessung sorgfltig unterschieden wer- den zwischen einem Hrteanstieg infolge Aufkohlung (unzulssig) und infolge Wrme- behandlung oder Kaltverfestigung der Ober- flche (blich zum Beispiel bei nach der Wrmebehandlung gewalzten Gewinden).

42、b) Carburization is not acceptable. In the as- sessment of carburization by means of hard- ness measurement, it must be carefully dis- tinguished between an increase in hardness due to carburization (unacceptable) and an increase in hardness due to heat treatment or cold working of a surface (common

43、ly for ex- ample, after the heat treatment of rolled threads). Seite 6 von 9/page 6 of 9 VDA 235-204 November 2013 3.7 Oberflchenbehandlung Fr hochfeste Teile mit Zugfestigkeiten R m 1040 MPa (320 HV) mssen die Ober- flchenbehandlungsprozesse und Wrmebe- handlungen (Tempern) grundstzlich dem aktuell

44、en Stand der Technik zur Vermeidung von wasserstoffinduzierten Sprdbrchen entsprechen. Nach VDA 235-104 sind fr Teile mit Zugfes- tigkeiten R m 1040 MPa die Oberflchen- schutzarten Galvanische Zink- und Zinklegie- rungs- berzge“ grundstzlich zu vermei- den. Je nach Bauteil und/oder Anwendung kann es

45、 jedoch notwendig sein, galvanisch abgeschiedene Zn- oder Zn-Legierungs- berzge trotzdem zu verwenden. Fr Teile mit Zugfestigkeiten R m 1200 MPa oder Kern- und Oberflchenhrten 385HV sind die Oberflchenschutzarten Galvanische Zink- und Zinklegierungs- berzge“ nicht zulssig. Mit Zinklamellenberzgen be

46、schichtete Teile sind grundstzlich mechanisch oder alkalisch zu reinigen. Ist aus funktionellen Grnden eine chemische Reinigung (Beizen) erforder- lich (z. B. Kombiteile, Teile mit Innengewinde, Gestellware etc.), drfen zur Vorbehand- lung/Reinigung nur Suren mit geeigneten Inhibitoren eingesetzt we

47、rden. Zur Vermeidung von wasserstoffinduzierten Sprdbrchen ist fr Teile mit Zugfestigkeiten R m 1040 MPa auch das Entfernen bereits aufgebrachter Oberflchenberzge durch elektrochemische Prozesse grundstzlich nicht zulssig. 3.8 Reibungszahlen - Montageverhalten Die Reibungszahlen beim Anziehen einer

48、Schraubenverbindung hngen weitgehend von den jeweiligen Anwendungsbedingungen ab. Fr die Ermittlung der Reibungszahlen gilt DIN EN ISO 16047 zu. Darber hinaus gelten die Anforderungen des VDA-Prfblatts 235- 101. 3.7 Surface Treatment The surface treatment processes and heat treatment (baking) for hi

49、gh strength parts with tensile strength values of R m1040 MPa (320 HV) must in generally match the current state of of the art in order to avoid hydrogen- induced brittle fractures. According to VDA 235-104, the surface pro- tection “electroplated zinc and zinc-alloy coat- ings” for parts with tensile strength values of R m1040 MPa should be generally avoided. Depending on