SAE AS8879 Schraubengewinde – UNJ-Profil, Zoll

Die Norm „SAE AS8879 Schraubengewinde – UNJ-Profil, Zoll“, eine von der Society of Automotive Engineers (SAE) entwickelte Luft- und Raumfahrtnorm, beschreibt die Spezifikationen für UNJ-Profil-Zollgewinde. Diese Spezifikationen umfassen einen vorgeschriebenen Radius zwischen 0,18042P und 0,15011P am Gewindegrund des Außengewindes sowie eine Vergrößerung des kleinen Durchmessers von Außen- und Innengewinde, um den maximalen Gewindegrundradius des Außengewindes aufzunehmen. Dadurch ergibt sich eine Gewindegrundhöhe von 0,5625H. Diese Norm enthält außerdem die folgenden detaillierten Anforderungen:

• UNJ-Grundprofil und Konstruktionsprofile.
• Eine Reihe von Standard-Durchmesser-Steigungs-Kombinationen für Nenngewindedurchmesser zwischen 0,060 und 6,000 Zoll.
• Standardisierte Zahngüten und Formtoleranzen.
• Formeln für Zahndimensionen und Toleranzen.
• Methode zur Bestimmung der UNJ-Zähne.
• Anforderungen an Inspektion und Verifizierung.
• Tabellen mit ausgewählten Durchmesser-Steigungs-Kombinationen für Luftfahrtschrauben, Bolzen, Muttern, Wellen- und Lagergewinde, Fluidarmaturen und andere Bauteilgewindegrößen.
• Tabellen mit den Grenzabmessungen und Toleranzen für UNJ-Schraubengewinde.
• UNJ-Symbole für Gewindemaße und -toleranzen.

Das UNJ-Profil ist ein patentierter, auf Zoll basierender Gewindestandard, der für hochbelastete und ermüdungskritische Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt entwickelt wurde. Es zeichnet sich durch einen vorgeschriebenen, kontrollierten Radius am Gewindegrund des Außengewindes aus, um Spannungsspitzen zu minimieren. Um diesen Radius zu realisieren, weist es sowohl am Innen- als auch am Außengewinde einen vergrößerten kleinen Durchmesser auf.

Die wichtigsten Merkmale des UNJ-Profils sind wie folgt:

• Zielsetzung: Entwickelt, um den Zugspannungsbereich von Verbindungselementen zu erhöhen und maximale Dauerfestigkeit in der Luft- und Raumfahrt sowie bei Hochleistungsanwendungen zu gewährleisten.
• Konstruktionsunterschied: Im Gegensatz zu Standard-UN-Zähnen, die unregelmäßige, scharfe Wurzeln haben können, erfordern UNJ-Zähne im Allgemeinen einen präziseren, größeren Wurzelradius, wie er in der Norm SAE AS8879 definiert ist.
• Innengewinde: Innengewinde (Muttern) haben einen kleineren Durchmesser, der vergrößert wird, um Platz für den größeren, abgerundeten Schaft der Außenschraube zu schaffen.
• Kompatibilität: Aufgrund des größeren Wurzelradius passt das äußere UNJ-Gewinde nicht auf eine Standard-UN-Mutter.
• Kennzeichnung: UNJ-Produkte sind durch den Buchstaben „J“ in der zahnärztlichen Bezeichnung gekennzeichnet.

Kurz gesagt, definiert die Norm SAE AS8879 die Eigenschaften von UNJ-Profil-Zollgewinden. Diese Norm spezifiziert Gewinde mit einem vorgeschriebenen kontrollierten Wurzelradius bei Außengewinden und einem vergrößerten kleinen Durchmesser sowohl bei Außen- als auch bei Innengewinden. Diese Konstruktion bietet im Vergleich zu Standard-UN-Gewinden eine höhere Dauerfestigkeit und eine bessere Beständigkeit gegen Spannungskonzentrationen und ist daher ideal für anspruchsvolle Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt sowie für Anwendungen mit hohen Zuverlässigkeitsanforderungen.

Zu den charakteristischen Merkmalen des UNJ-Profils gehören:

• Kontrollierter Wurzelradius: Außenzähne benötigen einen gleichmäßigen, kontinuierlichen Radius an der Wurzel (typischerweise zwischen 0,15011P und 0,18142P, wobei P die Steigung ist). Dadurch werden scharfe Kanten vermieden, die zu Rissen führen könnten.
• Vergrößerter Durchmesser: Sowohl die äußeren als auch die inneren Zähne haben eine Grundzahnhöhe von 0,5625H, um dem größeren Wurzelradius gerecht zu werden.
• Nicht austauschbar mit Standard-UN-Gewinden: Obwohl UNJ-Gewinde unter kontrollierten Bedingungen in vielen Steckszenarien kompatibel sind, sind sie nicht vollständig mit normalen UN- (kombinierten) oder metrischen MJ-Profilen austauschbar.
• Gewindegüten: Werden hauptsächlich für Luftfahrtbefestigungen mit hohen Präzisionsgüten wie 3A/3B verwendet.

Der SAE-Standard AS8879 wurde als direkter Nachfolger der US-Militärspezifikation „MIL-S-8879 Enhanced small bore controlled radius root screw threads“ entwickelt. Nach der Einstellung der Militärspezifikation übernahm die SAE die Pflege und Aktualisierung des Standards für den zivilen und militärischen Bereich.

Dieser Standard erfüllt die Anforderungen sowohl der Federal Aviation Administration (FAA) als auch des Verteidigungsministeriums (DoD).

UNJ-Zähne werden in folgenden Fällen bevorzugt:

• Strukturbauteile für Flugzeuge und Raumfahrzeuge
• Umgebungen mit hohen Vibrationen
• Bauteile, die einer kritischen Ermüdungsbelastung ausgesetzt sind (Schrauben, Bolzen, Befestigungselemente)
• Anwendungen, die gewalzte Zähne für einen optimalen Kornfluss und hohe Festigkeit erfordern.

Der kontrollierte Wurzelradius verbessert die Dauerfestigkeit deutlich, was bei den für den Flugbetrieb typischen zyklischen Belastungen von entscheidender Bedeutung ist.

Die praktischen Aspekte im Zusammenhang mit dieser Norm sind folgende:

• Herstellung: Externe UNJ-Zähne werden typischerweise unter Verwendung der Zahnrundungsmethode hergestellt, um einen kontrollierten Wurzelradius und günstige Druckspannungen zu erzielen.
• Prüfung: Erfordert spezifische Messungen (einschließlich Überprüfung des Wurzelradius). Kategorie 1 und weitere Prüfstufen sind in der Norm definiert.
• Innengewindeführungen: Standard-UN-Führungen können im Allgemeinen akzeptable UNJ-Innengewinde erzeugen, jedoch ist eine Überprüfung gemäß den Grenzwerten der Norm SAE AS8879 erforderlich.

Der SAE-AS8879-Standard ist weiterhin der maßgebliche Standard für Hochleistungs-Zollgewindeschrauben in der Luft- und Raumfahrtindustrie und gewährleistet Zuverlässigkeit dort, wo ein Ausfall inakzeptabel ist.

Der SAE-AS8879-Standard wird aus folgenden Gründen als notwendig erachtet:

• Verhindert Gewindeausfälle in kritischen Baugruppen: Flugzeug- und Raumfahrzeugstrukturen bestehen häufig aus Leichtbaumaterialien wie Aluminium, Titan und Verbundwerkstoffen, deren Innengewinde schwächer sein können. Diese Norm trägt zur Definition zuverlässiger Gewindeeinsatzsysteme bei, die diese Materialien verstärken und die folgenden Risiken reduzieren:
  • Zahnentfernen
  • Entspannung durch Vibration
  • durch Ermüdung bedingte Fehlfunktion

In der Luftfahrt kann ein fehlerhaftes Befestigungselement zu einem sehr kostspieligen Problem oder gar zu noch viel Schlimmerem führen.

• Es gewährleistet Austauschbarkeit: Hersteller, Zulieferer und Wartungsteams der gesamten Branche benötigen passgenaue Teile. Dieser Standard legt einheitliche Größen- und Leistungsanforderungen fest, um die Kompatibilität von Einsätzen und Gewindekomponenten verschiedener Hersteller sicherzustellen.
• Unterstützt Wartung und Reparatur: Gewindeschäden treten häufig bei wiederholter Montage und Demontage auf. Diese Norm fördert die Reparierbarkeit durch die Definition eines zusätzlichen Systems, das beschädigte Gewinde auf ihre ursprüngliche oder sogar verbesserte Festigkeit wiederherstellt. Dies verlängert die Lebensdauer der Bauteile und reduziert die Ersatzteilkosten.
• Verbesserte Vibrationsfestigkeit: In der Luftfahrt herrschen intensive Vibrationen, Temperaturschwankungen und mechanische Belastungen. Diese Norm trägt dazu bei, dass Getriebebaugruppen unter diesen Bedingungen ihre Vorspannung und strukturelle Integrität beibehalten.
• Qualitäts- und Zertifizierungskonformität: Luftfahrtprogramme erfordern rückverfolgbare und verifizierte Komponenten. Die Verwendung von Hardware, die diesem Standard entspricht, unterstützt Folgendes:
  • Qualitätsprüfung
  • Lieferantenzulassung
  • Regulatorische und Kundenanforderungen

Dies ist besonders wichtig für Programme, die mit Organisationen wie beispielsweise militärischen Beschaffungssystemen kompatibel sind.

Seit vielen Jahren versteht unser Unternehmen mit seinem kompetenten und erfahrenen Team die Bedürfnisse seiner Kunden, bietet ihnen die benötigten fortschrittlichen Prüfdienstleistungen und unterstützt sie beim Aufbau, der Implementierung und der Optimierung von Managementsystemen. In diesem Rahmen bieten wir auch Prüfdienstleistungen gemäß der Norm SAE AS8879 an.