Ein Blindniet hat eine Festigkeitsklasse

Die Norm ist ISO 15977:2002, Open end blind rivets with break pull mandrel and protruding head, AlA/St. Dieser Titel ist bereits eine Spezifikation: offene Bauart, ein Dorn, der gezogen wird, bis er bricht, ein vorstehender Kopf, ein Nietkörper aus Aluminiumlegierung und ein Stahldorn, bei Nenndurchmessern von 2,4 mm bis einschließlich 6,4 mm. Wird nur eines davon geändert, gilt eine andere Norm derselben Familie; alles Folgende gehört daher genau zu dieser Ausführung.

Was der Klassenbuchstabe bewirkt

Abschnitt 5 legt Mindestwerte für Scher- und Zuglast für zwei Klassen des Nietkörpers fest. Diese Zeilen waren in der öffentlichen Vorschau eindeutig lesbar:

Die Zeilen für 4, 4,8 und 5 mm liegen unter dem Wasserzeichen der Vorschau und waren nicht lesbar; deshalb werden sie nicht wiedergegeben. Die lesbaren Zeilen zeigen, dass der Buchstabe in beiden Richtungen einen echten Unterschied macht: Bei 3,2 mm bietet H nochmals die Hälfte der Scherlast von L, bei 6,4 mm beträgt der Unterschied 1 200 N. Eine Zeichnung, die Durchmesser und Länge nennt, hat zwei der vier Felder der Bezeichnung festgelegt.

Eine Zahl in dieser Tabelle ist eine Obergrenze

Über der letzten Spalte steht Maximum, nicht Minimum, und das ist kein Schreibfehler. Die Dornbruchlast ist die Kraft, bei der der Stift brechen soll; die Norm begrenzt sie nach oben, statt einen hohen Wert zu verlangen. Ein Dorn, der nicht brechen will, macht den Niet nicht stärker. Er bedeutet, dass die Montage nicht abgeschlossen ist und die Last in Werkzeug und Verbindung geht, statt den Schließkopf zu formen.

Das ist dasselbe Leseproblem wie beim Klemmmoment einer Sicherungsmutter: Auch dieses ist eine Obergrenze und wird zu Größen addiert, zu denen es nicht gehört. Gibt eine Spezifikation einen Höchstwert an, ist zu fragen, was bei einem hohen Wert schiefläuft, nicht welcher Vorteil daraus entsteht.

Zwei sehr kleine Zahlen, die den Dorn betreffen

Abschnitt 6 verlangt für das Herausdrücken des Dorns eine Kraft von mehr als 10 N. Abschnitt 7 legt eine Kopfrückhalte-Prüflast fest, der der verbleibende Dornabschnitt standhalten muss, ohne ausgestoßen zu werden:

Neben der Festigkeitstabelle fällt die Größenordnung auf. Ein Niet mit 6,4 mm hat eine Mindestscherlast von 2 200 N, während sein Dornrest gegen 50 N, also ungefähr fünf Kilogramm, gehalten werden muss. Verbindungsfestigkeit und Halt des Dornrests sind zwei verschiedene, etwa um den Faktor vierzig getrennte Werte für zwei verschiedene Sorgen. Wenn ein loser Dorn in einem Lüfterrad oder Luftkanal problematisch ist, ist der zweite Wert maßgebend. Er ist absichtlich klein, denn der Stift ist ein Rest und kein Lastpfad, der angesetzt werden darf.

Die Bohrung gehört zur Festigkeit

Abschnitt 3.3 führt die Durchgangsbohrung auf; ihre Toleranz ist überraschend eng:

Jede Zeile ist gleich: Nenndurchmesser plus ein Zehntel bis plus zwei Zehntel. Ein Toleranzband von einem ganzen Millimeter gibt es in dieser Tabelle nicht. Danach nennt die Norm die Folge einer Abweichung mit eigenen Worten: Die Nichteinhaltung dieser Werte kann zu Montageproblemen und zu einer Verringerung der angegebenen Scher- und Zuglasten führen.

Ein zweiter Satz klingt, als sei er nach einer Beobachtung in der Werkstatt geschrieben worden. Zur Ausrichtung darf die Bohrung über den Tabellenwert hinaus vergrößert werden, jedoch nur auf der Zugangsseite; auch dies kann die angegebenen Scher- und Zuglasten verringern. Die Nacharbeit vor Ort ist also zulässig, auf eines der beiden Bleche begrenzt und nicht folgenlos. Ein Niet füllt seine Bohrung aus. Deshalb gehört die Bohrung zur Tragfähigkeit des Verbindungselements und ist nicht bloß Spiel wie bei einer Schraube.

Klemmbereich: Die beiden Enden sind nicht dieselbe Art Grenze

Tabelle 1 nennt für jede Nietlänge einen empfohlenen Klemmbereich. Für den kürzesten Niet mit 4 mm Nennlänge sind 0,5 bis 2,0 mm Gesamtblechdicke angegeben. Unter der Tabelle steht eine leicht zu übersehende Fußnote, die zweimal gelesen werden sollte. Die kleinsten Klemmlängen, so heißt es, sind nur Empfehlungen; in Einzelfällen kann der Mindestwert möglicherweise unterschritten werden.

Über den Höchstwert steht nichts Vergleichbares, und gerade diese Asymmetrie ist nützlich. Bei zu dünnem Material liegt man außerhalb einer Empfehlung. Bei zu dickem Material bricht der Dorn, bevor sich der Schließkopf an etwas angeformt hat; das ist weniger eine schwächere als eine unfertige Verbindung. Dieselbe Asymmetrie führt bei den zwei Zahlen auf einer Packung Bohrschrauben zu Irrtümern: Dort beantworten Bohrleistung und Klemmbereich verschiedene Fragen, und nur eine davon betrifft die mögliche Paketdicke.

Wo diese Lasten gemessen wurden — nicht in einem Luftkanal

Alle Werte der obigen Tabellen gelten mit der Einschränkung when tested in accordance with ISO 14589. Daher lohnt ein Blick auf die Prüfvorrichtung. ISO 14589:2000, Blind rivets, Mechanical testing legt fünf Prüfungen fest: Scherung, Zug, Rückhaltefähigkeit des Dornkopfs, Widerstand gegen das Herausdrücken des Dorns vor dem Setzen und Dornbruchlast, bei 10 bis 35 °C Umgebungstemperatur. Drei der fünf Prüfungen betreffen den Dorn. Das zeigt, wie viele Probleme dieses Verbindungselements in dem Teil liegen, das weggeworfen wird.

Bei den Scher- und Zugprüfungen wird ein in einer Vorrichtung gesetzter Niet bis zum Versagen belastet. Die Prüfplatten bestehen aus Stahl mit einer Härte von mindestens 420 HV30. Für jedes Verfahren gibt es zwei Vorrichtungen: eine für Routineprüfungen und eine Schiedsvorrichtung mit Einsätzen aus gehärtetem und angelassenem Stahl von mindestens 700 HV30. Sie ist im Streitfall maßgebend und benötigt für jedes Schiedsprüfprogramm neue Einsätze. Sobald die Bohrungen nicht mehr rund sind, werden die Platten ausgesondert.

Eine veröffentlichte Scherlast ist somit eine zwischen zwei harten Stahlteilen bei auf ein Zehntelmillimeter begrenzter Bohrung gemessene Eigenschaft. Verzinktes Kanalblech mit weniger als einem Millimeter Dicke ist etwas anderes. Der Wert ist nicht falsch; er ist eine Tragfähigkeit des Verbindungselements und keine der Verbindung, die vorher versagen kann. Das entspricht dem Fehler, einen Salzsprühnebelwert als Lebensdauer zu lesen: Auch dort ist die Prüfplatte nicht das Bauteil.

Warum das den Streit im Thread nicht entscheidet

Nichts davon besagt, dass die Person, die über fünfzehn Nieten in einem Rückluftkasten fluchte, unrecht hatte. Die Demontage ist zerstörend, kostet eine Schicht, und diese Kosten erscheinen nirgends in ISO 15977. Die Norm enthält Anforderungen an die Ausführung, an die Annahmeprüfung nach ISO 3269 und an die Prüfung eines gesetzten Niets bei 5-facher Vergrößerung auf Risse, aber keine Anforderung dazu, ob die nächste Person ihn lösen kann. Wartungsfreundlichkeit ist eine echte Anforderung und muss aus der Zeichnung kommen, denn die Verbindungselementnorm liefert sie nicht.

Die Norm klärt jedoch die andere Hälfte des Streits, die niemand führte. Ein Blindniet ist ein spezifiziertes Verbindungselement mit Klasse, angegebener Scherlast, angegebener Zuglast, begrenzter Dornbruchlast, einer Bohrungstoleranz von einem Zehntelmillimeter und einem Annahmeverfahren. Auf einer früheren Seite stand, ein Niet liefere keine einstellbare Klemmkraft. Das bleibt richtig, denn die Klemmkraft ist lediglich das Ergebnis des Stauchens. Unrichtig wäre nur die Annahme, ein Niet habe überhaupt keinen Wert.

Die in jenem Thread gewünschte Alternative, eine Blechschraube in dünnem Blech, ist der Fall, in dem die Tragfähigkeit tatsächlich mit der Dicke abnimmt, weil die eingreifende Gewindelänge im Blech hält. Beide Verbindungselemente werden spezifiziert, jedoch nach verschiedenen Dokumenten und für verschiedene Größen. Die Wahl zwischen ihnen hängt davon ab, welches später wieder gelöst werden soll.

Dieser Beitrag gehört nicht zu nur einem der sechs Schritte. Er betrifft mehrere Schritte oder Vorgänge nach der Montage. Die zugrunde liegenden Entscheidungen stehen im englischen Beitrag Specifying a screw.

Häufige Fragen

Haben Blindnieten eine Festigkeitsangabe?

Ja, sogar zwei. ISO 15977 legt für jeden Durchmesser Mindestwerte der Scher- und Zuglast für zwei Klassen des Nietkörpers fest, Klasse L und Klasse H; der Klassenbuchstabe ist das letzte Feld der Bezeichnung. Bei 3,2 mm lauten die lesbaren Werte für L 500 N Scherlast und 700 N Zuglast, gegenüber 750 N und 1 100 N für H; bei 6,4 mm sind es 2 200 und 3 150 gegenüber 3 400 und 4 850. Diese Werte gelten für die von der Norm behandelte Ausführung mit Aluminiumkörper und Stahldorn.

Was bedeutet der Buchstabe am Ende einer Nietbezeichnung?

Er bezeichnet die Festigkeitsklasse des Nietkörpers. Eine vollständige Bezeichnung nach dieser Norm lautet etwa Blind rivet ISO 15977 - 4 x 12 - AlA/St - L: Normnummer, Nenndurchmesser und Länge, Werkstoffe von Körper und Dorn und schließlich die Klasse. Eine Bestellung nur nach Durchmesser und Länge lässt das letzte Feld offen, obwohl sich die beiden Klassen erheblich unterscheiden.

Warum ist die Dornbruchlast ein Höchst- statt ein Mindestwert?

Weil der Stift brechen soll. Er zieht den Körper zusammen, bis sich der Schließkopf gebildet hat, und muss dann freigeben. Eine hohe Bruchlast ist daher ein Fehler und keine zusätzliche Festigkeit. Die Norm begrenzt sie in den lesbaren Zeilen auf 2 000 N für einen Niet mit 2,4 mm und 11 000 N für einen mit 6,4 mm. Für jeden als Maximum angegebenen Spezifikationswert gilt dieselbe Lesart: Fragen Sie, was bei einem hohen Wert schiefläuft.

Welche Kraft verhindert, dass der Dorn herausfällt?

Nur eine sehr kleine, und das ist beabsichtigt. Die Ausdrücklast vor dem Setzen muss lediglich 10 N überschreiten; die Kopfrückhalte-Prüflast für den in einem gesetzten Niet verbleibenden Abschnitt reicht von 10 N bei 2,4 mm bis 50 N bei 6,4 mm. Ein Niet mit 6,4 mm und 2 200 N Mindestscherlast hält seinen Dornrest somit gegen ungefähr fünf Kilogramm. Wenn ein loser Dorn in Maschinen problematisch ist, ist dieser Wert und nicht die Scherlast maßgebend.

Welche Bohrungsgröße braucht ein Blindniet?

Eine enge. Die tabellierte Durchgangsbohrung liegt über den gesamten Bereich zwischen Nenndurchmesser plus 0,1 mm und plus 0,2 mm. Ein Niet mit 3,2 mm verlangt also 3,3 bis 3,4 mm, einer mit 4,8 mm verlangt 4,9 bis 5,0 mm. Laut Norm können Abweichungen Montageprobleme verursachen und die angegebenen Scher- und Zuglasten verringern. Eine zur Ausrichtung vergrößerte Bohrung ist nur auf der Zugangsseite zulässig und trägt denselben Warnhinweis.

Kann ein Niet außerhalb seines Klemmbereichs verwendet werden?

Die beiden Grenzen sind nicht gleichartig. Die Norm nennt die kleinsten Klemmlängen nur Empfehlungen und erklärt, dass sie in Einzelfällen möglicherweise unterschritten werden können. Zum Höchstwert sagt sie nichts Vergleichbares; bei seiner Überschreitung bricht der Dorn, bevor der Schließkopf korrekt am hinteren Blech geformt ist. Behandeln Sie die obere Grenze als tatsächliche Grenze und die untere als Richtwert.

Quellen

• ISO 15977:2002 — Open end blind rivets with break pull mandrel and protruding head, AlA/St. Abschnitte 3.3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 und 10 sowie Tabellen 1 bis 4
• ISO 14589:2000 — Blind rivets, mechanical testing. Anwendungsbereich und Abschnitt 3, die Vorrichtungen für Scher- und Zugprüfungen
• r/HVAC — der Ausgangsthread mit achtundachtzig Kommentaren über das spätere Entfernen von Nieten

Beide Normen wurden anhand ihrer öffentlich verfügbaren Vorschauen gelesen; sämtliche oben genannten Abschnitte und Tabellen stammen aus diesem Text. Die Katalognummern wurden gesondert auf der ISO-Website bestätigt, auf der beide Einträge die Stufe 90.93, bestätigte internationale Norm, aufweisen. Die Zeilen für 4, 4,8 und 5 mm in der Tabelle der mechanischen Eigenschaften sind vom Wasserzeichen der Vorschau verdeckt und werden hier bewusst nicht wiedergegeben; aus demselben Grund wird nur der erste Eintrag zum Klemmbereich und nicht die ganze Tabelle zitiert. Die Vorschau von ISO 14589 endet auf Seite 5 von 13. Deshalb werden die Vorrichtungen für Scher- und Zugprüfungen beschrieben, nicht aber die Verfahren der drei Dornprüfungen. Alle Werte auf dieser Seite gehören zur von ISO 15977 behandelten Ausführung mit Aluminiumkörper und Stahldorn und dürfen nicht auf Stahl- oder Edelstahlnieten übertragen werden, für die andere Normen derselben Familie gelten. Es werden weder Bauvorschriften, Luftkanal-Spezifikationen noch Dokumente eines Fachverbands zitiert; auch wird kein Ausziehwert für eine Blechschraube in dünnem Blech angegeben.