IMPERIAL (INCH-)BEVESTIGINGSMATERIALEN

We kennen twee systemen voor het meten van gewicht en afstand: het metrisch maatsysteem (SI- stelsel) en het Brits-Amerikaanse maatsysteem (imperial standard system). De laatste is gebaseerd op de Britse Weight and Measures Act van 1824. Hoewel de populariteit langzaamaan afneemt, is dit nog steeds gemeengoed in voornamelijk Engelssprekende landen en voormalige Britse kolonies. De afmetingen van een product volgens dit systeem worden uitgedrukt in thou (UK) of mil (USA), inches, feet, yards en miles. Hoewel het U.S. customary system de officiële aanduiding voor het Amerikaanse maatsysteem is, met hier en daar wat verschillen ten opzichte van het Britse imperiale systeem, zijn de systemen voor gebruik bij bevestigingsmaterialen gelijk of op zijn minst prima vergelijkbaar. De meest gebruikte eenheden voor de afmetingen van be­ves­ti­gings­ma­te­ri­a­len zijn inches (in het Nederlands ook wel “duim” ) en feet (“voet”). Eenheden voor het uitdrukken van spanning en druk zijn pound-force per square inch (lbf/in2 of psi). 1.000 psi is gelijk aan 1 ksi, kilopound-force per square inch. Eén ksi is ongeveer gelijk aan 6,9 MPa (= N/mm2).
 

De basiseenheid “inch” is exact gelijk aan 25,4 mm. Er gaan 12 inches in een foot, die meet dus 304,8 mm. Een yard is gelijk aan drie voet of 36 inches en is dus 914,4 mm. Het symbool voor “inch” in maataanduidingen is in of simpelweg het dubbele aanhalingsteken “. In het Verenigd Koninkrijk worden afmetingen in inches gewoonlijk gepresenteerd als breuken (bijvoorbeeld 3/4”, 1.17/64”), terwijl in de Verenigde Staten vaak de decimale notatie wordt gebruikt bij niet-nominale maataanduidingen (bijvoorbeeld 1.2656”, maar ook 3/4").
 

Een ander significant verschil met het SI-stelsel is dat de spoed van een schroefdraad uitgedrukt wordt als het aantal gangen per duim (threads per inch, of TPI), in tegenstelling tot het metrisch systeem waar de spoed (P) wordt gedefinieerd als de afstand tussen twee schroefdraadgangen. Conversie is echter eenvoudig, zoals onderstaande illustratie laat zien. Een schroefdraad met 10 TPI heeft een spoed P van 25,4/10 = 2,54 mm.

Het meest gebruikte type schroefdraad in de VS is de Unified National Coarse draad, afgekort tot UNC (soms ook NC). Dit is de standaard grove schroefdraad in de VS. Unified schroefdraad is ontworpen met een tophoek van 60° en kent een aantal diameter-spoed combinaties. Dit schroefdraadsysteem is ontwikkeld door William Sellers in 1864 en werd binnen een paar jaar verheven tot een Amerikaanse norm. Gedetailleerde informatie over dit schroefdraadtype vindt u  in de normen ASME B1.1 and ISO 5864.
 

Voorbeelden van UNC schroefdraad aanduidingen zijn 3/8” UNC, of beter 3/8”-16UNC. 16 is het aantal gangen per duim (TPI) en het symbool “ betekent inch. Een voorbeeld van een complete aanduiding voor de nominale diameter van een artikel met externe schroefdraad is 3/8”-16UNC-2A. Hierbij is ook de tolerantieklasse 2A aangegeven, de ‘standaard’ klasse met een allowance, een basisafwijking van de nominale buitendiameter, en een tolerantieveld. Be­ves­ti­gings­ma­te­ri­a­len met interne draad worden dan aangeduid met 3/8”-16UNC-2B, waarbij 2B de ‘standaard’ tolerantie­klas­se is zonder basisafwijking maar met uitsluitend een tolerantieveld.

De kleinste gestandaardiseerde UNC schroefdraden, van 0.0730” tot 0.2160” in diameter, worden aangeduid met een nummer, “No.1-64UNC” tot en met “No.12-24UNC”. Grotere diameters worden aangeduid als een breuk, beginnend vanaf 1/4“-20UNC tot aan 6 inches.
 

8UN schroefdraad is een UNC variant met een constante spoed. De “8” in 8UN betekent dat boven een bepaalde diameter (de grenzen staan in de eerder genoemde normen) de spoed van 8UN draad altijd 8 TPI bedraagt, voor elke draaddiameter. In het geval van 8UN hebben alle diameters groter dan 1” deze constante spoed van 8 TPI. 8UN draad is gebruikelijk voor be­ves­ti­gings­ma­te­ri­a­len die onder andere worden toegepast in de petrochemie, zoals studbolts. De complete aanduiding lijkt op die van UNC schroefdraad, bijvoorbeeld 1.1/2”-8UN-2A/2B of 3.1/4”-8UN-2A/2B. Andere, (beduidend) minder populaire series met constante spoed zijn 4UN, 6UN, 12UN tot aan 32UN.

Alle schroefdraad met een diameter-spoed combinatie die niet in de gestandaardiseerde reeksen van de eerdergenoemde normen voorkomen, worden aangeduid als UNS. De “S” staat voor speciale schroefdraad. Deze aanduiding kent basisafwijkingen en tolerantievelden die berekend zijn met behulp van de formules in deze normen.

De Unified National Fine schroefdraad, afgekort tot UNF (soms ook “NF”), is de versie met fijne schroefdraad, voornamelijk gebruikt in de VS. UNEF is de aanduiding voor extra fijne schroefdraad met nog meer TPI (dus een nog kleinere spoed) dan UNF schroefdraad. Unified schroefdraad is ontworpen met een tophoek van 60° en kent een aantal diameter-spoed combinaties. 

Voorbeelden van UNF schroefdraad aanduidingen zijn 3/8” UNF, of beter 3/8”-24UNF. 24 is het aantal gangen per duim (TPI) en het symbool “ betekent inch. Een voorbeeld van een complete aanduiding voor de nominale diameter van een artikel met externe schroefdraad is 3/8”-24UNF-2A. Hierbij is ook de tolerantieklasse 2A aangegeven, de ‘standaard’ klasse met een allowance, een basisafwijking van de nominale buitendiameter en een tolerantieveld. Be­ves­ti­gings­ma­te­ri­a­len met interne draad worden dan aangeduid met 3/8”-24UNF-2B, waarbij 2B de ‘standaard’ tolerantie­klas­se is zonder basisafwijking maar met uitsluitend een tolerantieveld. UNEF schroefdraad wordt op gelijkaardige wijze aangeduid als bijvoorbeeld 3/8”-32UNEF-2A/2B.

De kleinste gestandaardiseerde UNF schroefdraden, van 0.0600” tot 0.2160” in diameter, worden aangeduid met een nummer, “No.0-80UNF” tot en met “No.12-28UNF”. Grotere diameters worden aangeduid als een breuk, beginnend vanaf 1/4“-28UNF tot aan 1.1/2”-12UNF. De kleinste UNEF afmeting is No.12-32UNEF en de grootste diameter is 1.11/16”-18UNEF.

Alle schroefdraad met een diameter-spoed combinatie die niet in de gestandaardiseerde reeksen van de eerdergenoemde normen voorkomen, worden aangeduid als UNS, waar de “S” staat voor speciale schroefdraad. Deze kennen basisafwijkingen en tolerantievelden die berekend zijn met behulp van de formules in deze normen. 

Er bestaat soms wat verwarring over de nominale diameter 1” als het over UNF schroefdraad gaat. In de norm ASME B1.1 heeft 1” UNF draad 12 TPI. Maar historisch gezien, teruggaand in de tijd tot 1935, was dat ooit 14TPI. De speciale schroefdraad 1”-14UNS, met 14 gangen per duim, wordt nog steeds zoveel toegepast dat deze de plaats van de 1”-12UNF heeft ingenomen. In tabel 2 van ASME B1.1 staat een voetnoot die betrekking heeft op de 1”-14UNS draad: "Vroeger NF. Geen aanbevolen standaard afmeting. Toleranties en basisafwijkingen zijn gebaseerd op één inch inschroeflengte". Ondanks dat wordt al een aantal decennia de 1”-14UNS schroefdraad gezien als de standaard fijne schroefdraad voor 1”. Hoewel technisch gezien onjuist, wordt deze schroefdraad globaal geaccepteerd als de standaard fijne schroefdraad voor be­ves­ti­gings­ma­te­ri­a­len van 1” in diameter en is 1”-14UNF de universele aanduiding geworden. Met het oog  op deze ontwikkeling, raden we altijd aan het aantal TPI te controleren als het gaat over UNF be­ves­ti­gings­ma­te­ri­a­len met een diameter van 1”.

Een inchschroefdraad afkomstig uit Groot Brittannië is de zogenaamde British Standard Whitworth draad, afgekort BSW of simpelweg WW. BSW was de algemeen toegepaste schroefdraad in het VK. De populariteit neemt snel af, als gevolg van de wereldwijde tendens metrische schroefdraad te prefereren. BSW schroefdraad is ontworpen met een tophoek van 55°. De schroefdraad dankt zijn naam aan de Engelsman Sir Joseph Whitworth, die in 1841 voorstelde om schroefdraden te standaardiseren. Zijn voorstel raakte al snel ingeburgerd en werd uiteindelijk gepubliceerd als de eerste nationale norm voor schroefdraad ter wereld. Gedetailleerde informatie over dit schroef­draad­type kan gevonden worden in de norm BS 84.

Voorbeelden van BSW schroefdraad aanduidingen: 3/8” WW, 3/8” BSW, of beter 3/8”-16BSW. 16 is het aantal gangen per duim (TPI) en het symbool “ betekent inch. Indien nodig, kan de tolerantie­klasse na de diameter tussen haakjes worden aangegeven; BS 84 bevat de klassen close en free (alleen voor be­ves­ti­gings­ma­te­ri­a­len met externe schroefdraad), normal (voor be­ves­ti­gings­ma­te­ri­a­len met interne schroefdraad) en medium voor zowel bouten als moeren. Zonder specificatie wordt de klasse normal en/of medium geleverd.

BSW schroefdraad is gestandaardiseerd vanaf 1/8”-40BSW tot en met 6”-2,5BSW. Omdat sommige BSW diameter-spoed combinaties gelijk zijn aan die met UNC schroefdraad, kunnen ze in principe worden uitgewisseld. Vanwege de configuratie van de tophoek en wat andere kleine verschillen, wordt dit niet aangeraden.

De British Standard Fine schroefdraad, afgekort BSF, is de variant met fijne draad van de BSW (British Standard Whitworth) schroefdraad. Voorbeelden van BSF schroefdraad aanduidingen: 3/8” BSF, of beter 3/8”-20BSF. 20 is het aantal gangen per duim (TPI) en het symbool “ betekent inch. Indien nodig, kan de tolerantie­klasse na de diameter tussen haakjes worden aangegeven; BS 84 bevat de klassen close en free (alleen voor be­ves­ti­gings­ma­te­ri­a­len met externe schroefdraad), normal (voor be­ves­ti­gings­ma­te­ri­a­len met interne schroefdraad) en medium voor zowel bouten als moeren. Zonder specificatie wordt de klasse normal en/of medium geleverd.

BSF schroefdraad is gestandaardiseerd vanaf 3/16”-32BSF tot en met 4.1/4”-4BSF. Er zijn geen BSF diameter-spoed combinaties gelijk aan UNF of UNEF draad.

BSP pijpschroefdraad, ook wel aangeduid als Whitworth pijpschroefdraad, is de meest gebruikte draadsoort voor pijpverbindingen ter wereld. Allerlei producten, zoals buizen, fittingen en smeernippels worden voorzien van dit schroefdraadtype. BSP schroefdraad is ontworpen met een tophoek van 55°. Alle aspecten van dit type schroefdraad kunnen gevonden worden in de normen voor BSP schroefdraad, EN ISO 228-1 of EN 10226-1 en EN 10226-2 (de laatste twee gebaseerd op ISO 7-1).

Er bestaan twee soorten BSP draad: de parallelle- of cilindrische draad (BSPP) en de tapse- of conische draad (BSPT). EN ISO 228-1 beschrijft de BSPP externe- en interne schroefdraad. Deze zijn niet bedoeld om in de draad afdichtende verbindingen te maken. Als verbindingen met BSPP schroefdraad afdichtend moeten zijn, dan kan dit worden bereikt door het klemmen van twee oppervlakken buiten de schroefdraad, voorzien van een geschikte afdichting. EN 10226-1 beschrijft de combinatie van BSPT externe- met BSPP interne schroefdraad. EN 10226-2 beschrijft de combinatie van BSPT externe- en interne schroefdraad. Beide systemen zijn geschikt om een in de schroefdraadflanken afdichtende verbinding (jointing threads) te realiseren. Het kan wenselijk zijn een afdichtmiddel (bijvoorbeeld PTFE tape) toe te passen om de dichtheid van de verbinding te optimaliseren en spiraalvormige lekkage te voorkomen.

BSP schroefdraad wordt aangeduid met de pijpdiameter. Parallelle externe- en interne schroefdraad, waarbij de afdichting niet in de schroefdraad wordt gemaakt (EN ISO 228-1) wordt aangeduid met G. Bij externe schroefdraad wordt aanvullend de letter A of B gebruikt om de tolerantieklasse aan te geven. Voor schroefdraad waarbij de afdichting in de draad plaatsvindt (EN 10226), wordt de aanduiding R gebruikt voor tapse externe schroefdraad, Rp voor parallelle interne draad en Rc voor tapse interne draad.

Voorbeelden zijn G1.1/2” en G1.1/2”A voor parallelle externe-, respectievelijk interne schroefdraad volgens EN ISO 228-1, en R1.1/2” voor tapse externe draad, Rp1.1/2” voor parallelle interne draad en ten slotte Rc1.1/2” voor tapse interne schroefdraad, volgens EN 10226.

Verder zijn nog het vermelden waard de normen ASME B1.20.1, een norm voor een grote ver­schei­den­heid aan pijpschroefdraad (NPT, NPSC, NPTR, NPSM en NPSL), en ASME B1.20.3, een norm voor z.g. dryseal pijpschroefdraad (NPTF-1, NPTF-2, PTF-SAE SHORT, NPSF en NPSI). De laatstgenoemde schroefdraden kunnen een afdichtende werking hebben zonder dat aanvullende afdichtmiddelen hoeven te worden gebruikt. Dit als gevolg van de interferentie tussen de toppen en de kern van de schroefdraad, waardoor een cirkelvormige afdichting wordt gevormd. Alle genoemde schroefdraadtypes zijn gebaseerd op een tophoek van 60° en hebben een vergelijkbare functionaliteit als de eerdergenoemde BSPP en BSPT schroefdraden. Ze worden aangeduid met de pijpdiameter-spoed combinatie en de afkorting van het draadtype. Deze pijpschroefdraden worden vooral toegepast in de VS. Pijpschroefdraad volgens deze normen zijn niet zonder meer uitwisselbaar met BSP schroefdraad.

Een norm of standaard is een document met erkende afspraken, specificaties of criteria over een product, een dienst of een methode. Normen worden binnen een bedrijf of organisatie, binnen een consortium van organisaties of door erkende normalisatie-instellingen vastgelegd. Erkende normalisatie-instellingen (zowel nationale als internationale) werken volgens een vastgelegd proces.

Een norm is van groot belang in het internationale handelsverkeer. Normen zorgen ervoor dat producten of diensten makkelijker worden geaccepteerd in andere landen. Wanneer er naar een norm wordt verwezen, behoeft een artikel weinig tot geen verdere beschrijving. De meeste eigenschappen van een product (in geval van be­ves­ti­gings­ma­te­ri­a­len vaak afmetingen, toleranties, materialen, mechanische eigenschappen etc.) zijn tenslotte al beschreven in de norm. Normen maken het tevens makkelijker om kennis en nieuwe technologieën te verspreiden.

Normen worden over het algemeen vrijwillig toegepast. Dit neemt niet weg dat de naleving van een norm kan worden verplicht. Enerzijds kan de overheid verwijzen naar normen in wetten en regelgeving. Anderzijds kunnen ook contracten verwijzen naar de toepassing van normen.

De primaire normalisatie instellingen voor inch-bevestigingsmaterialen: