Wie genau ist ein gut genutzter Drehmomentschlüssel? Wir gingen in ein Labor, um das herauszufinden

Aug 15, 2023

Wir haben drei bewährte Drehmomentschlüssel mitgenommen und kalibriert, um zu sehen, ob sie wirklich noch genau sind

Im Laufe dieses Jahres habe ich einige Zeit damit verbracht, mich mit dem Thema Drehmoment und Drehmomentschlüssel zu beschäftigen. Ich habe Anfang des Jahres an unserem Kaufratgeber für die besten Drehmomentschlüssel gearbeitet und ihn überarbeitet. Meine Recherchen zu diesem Thema und mein Interesse an dem Thema führten im Allgemeinen zur Erstellung einiger Arbeiten zu diesem Thema.

Ich habe einige Nachforschungen angestellt und mit Flugzeug-, Fahrrad- und Automobilmechanikern aus anderen Branchen gesprochen und ihre Erfahrungen und den Einsatz von Drehmoment mit der Fahrradindustrie verglichen. Der Vergleich des Wissens von Mechanikern in verschiedenen Branchen lieferte einige nützliche Erkenntnisse und Vergleiche sowie einige Tipps, die man bei der Arbeit mit Fahrrädern mitnehmen und möglicherweise umsetzen kann. Ich habe auch mit mehreren großen Werkzeugherstellern gesprochen, um direkt von oben einige Tipps und Best-Practice-Ratschläge zur Verwendung von Drehmomenten bei Fahrradbefestigungen und zur optimalen Pflege Ihrer eigenen Werkzeuge und Drehmomentschlüssel zu erhalten.

Dieser abschließende Artikel zum Drehmoment greift einen Punkt auf, der in diesen Artikeln bereits mehrfach erwähnt und sowohl von Herstellern als auch von Mechanikern wiederholt wurde. Damit sollte sichergestellt werden, dass Drehmomentschlüssel regelmäßig kalibriert werden, um sicherzustellen, dass die Genauigkeit langfristig gewährleistet werden kann. Die meisten Hersteller empfehlen und können jährliche Kalibrierungen etwa alle 50.000 Klicks (Verwendungen) oder alle 12 Monate durchführen, je nachdem, was zuerst eintritt. Ein Drehmomentschlüssel, der seit Jahren im Einsatz ist, als Nottrennstange verwendet wurde, heruntergefallen ist oder nicht mehr eingestellt wurde usw., funktioniert möglicherweise nicht mehr genau, was möglicherweise zu zu oder zu fest angezogenen Schrauben und zu ungenauem oder sogar unsicherem Arbeiten führt.

Anstatt zu spekulieren, haben wir einige kampferprobte Drehmomentschlüssel gefunden und sie für Kalibrierungstests angemeldet. Der Besuch war wirklich interessant, ich habe sehr viel gelernt und einige wirklich nützliche Punkte hervorgebracht, wenn man Fahrräder und Drehmomentschlüssel besitzt oder damit arbeitet.

Mehrere Vertreter von Werkzeugherstellern, mit denen wir gesprochen haben, verwiesen auf einen potenziellen Bedarf an stärkerem Bewusstsein in der Fahrradindustrie, wenn es um die Neukalibrierung von Drehmomentwerkzeugen geht, um Genauigkeit sicherzustellen. Ich habe in meinen Jahren als Mechaniker auch noch nie persönlich einen Drehmomentschlüssel zur Kalibrierung geschickt oder von einer Werkstatt gehört, die das macht, und die meisten Mechaniker, mit denen ich gesprochen habe, sagten, dass sie sich normalerweise nicht darum gekümmert hätten. Einige Mechaniker, die ich während meiner Recherche befragt habe, sagten sogar, dass sie alle paar Jahre neue Drehmomentschlüssel mitbrachten.

Bei den Drehmomentschlüsseln in unserem Kaufratgeber handelte es sich ausschließlich um brandneue Geräte von guter Qualität. Obwohl ich während der Tests eine Reihe von Wartungsarbeiten an allen Geräten durchgeführt hatte, handelte es sich um brandneue Geräte und ich ging davon aus, dass wir uns nur verraten würden, was wir bereits wussten, wenn wir sie zum Testen mitnehmen würden.

Für interessantere Ergebnisse und ein interessanteres Stück im Allgemeinen brauchte ich einige gebrauchte und ältere Schraubenschlüssel. Ich hatte meinen eigenen Proxxon-Drehmomentschlüssel im Einsatz, der einige Jahre schwere Arbeit geleistet und sogar ein paar Stürze überstanden hatte. Die anderen beiden Schraubenschlüssel kamen von den Mechanikern an meinem alten Arbeitsplatz Gorilla Coffee Workshop. Die Mechaniker Paul und Josh waren interessiert und sofort mit dem Projekt einverstanden und stellten ein paar ihrer eigenen Drehmomentschlüssel zur Kalibrierung zur Verfügung.

Die Drehmomentschlüssel, die wir zur Kalibrierung geschickt haben, waren allesamt Klick-Schraubendreher, und wie ich bereits erwähnt habe, ist diese Bauweise meiner Meinung nach in der Fahrradwelt am häufigsten anzutreffen.

Um es noch einmal zusammenzufassen und Ihnen zu helfen, sich ein Bild davon zu machen, was in Ihrem Drehmomentschlüssel im Testkontext vor sich geht, verwende ich Alberto De Gioannini, Gründer von Effetto Mariposa, mit seiner klaren Erklärung, wie ein Drehmomentschlüssel mit Klick-Funktion funktioniert:

„Es handelt sich um einen einfachen, aber präzisen Mechanismus, der auf einer kalibrierten Feder basiert, die beim Einstellen des „Drehmoment“-Einstellrads einer bestimmten Belastung ausgesetzt wird. Die Feder drückt ein Lager unter dem Schraubenschlüsselkopf zusammen. Wenn das auf die Schraube ausgeübte Drehmoment das Drehmoment erreicht Im Werkzeug eingestellter Wert ermöglicht das Lager, dass sich der Kopf bewegt und „klickt“. er erklärte.

Ich ging zum Calibration Select Metrology-Labor in Smethwick, Birmingham. Der Geschäftsbereich Metrology Services ist ein Zweig des Traditionsunternehmens Avery Weigh-Tronix, das seit über 200 Jahren Wägegeräte wartet und wartet.

Avery Weigh-Tronix bietet eine Reihe von Messdienstleistungen an – Metrologie ist die Wissenschaft des Messens. Der Calibration Select-Dienst und das Labor sind darauf eingerichtet, Kalibrierungs- und Testdienste unter anderem für Drehmoment-, Maß-, Druck- und elektrische Geräte bereitzustellen. Das Labor ist außerdem UKAS-akkreditiert nach der aktuellsten Norm ISO 17025:2017 (ISO ist die Internationale Organisation für Normung). UKAS ist eine von der britischen Regierung ernannte Einrichtung, die Organisationen akkreditiert, die Dienstleistungen in einer Vielzahl von Sektoren anbieten, einschließlich Kalibrierungstests. Als Referenz: Unsere Kalibrierungen kosten etwa 40 £ pro Drehmomentschlüssel, wobei die Preise je nach Auftrag variieren.

Yousuf Ahmed, der Leiter des Laborteams, führte die Kalibrierungstests an unseren Drehmomentschlüsseln durch und gab mir einen Rundgang durch das Labor und die verschiedenen Messtestbereiche, von Maß bis Drehmoment. Es wäre zu einfach gewesen, den ganzen Tag in seinem Gehirn herumzustochern, aber wir hatten ein paar Drehmomentschlüssel zum Testen. Das Labor war makellos sauber und temperaturkontrolliert (ein Muss für die UKAS-Akkreditierung), und überall waren Temperatursensoren angebracht, um kontrollierte Testbedingungen sicherzustellen.

Yousuf erklärte die Notwendigkeit einer „unendlichen Spur von Verantwortlichkeit und Rückverfolgbarkeit“, wenn es um die Messtechnik und die Art der Tests geht, die das Labor durchführt. Jahrelange Testergebnisse werden protokolliert und ein Punkt, den ich nicht berücksichtigt hatte, war, was die Kalibrierungsmaschinen kalibriert und wie weit dieser Prozess bei der Suche nach höchster Genauigkeit gehen kann. Hier beginnt man, in den Kaninchenbau zu geraten, und die laufenden Prozesse könnten fast endlos sein. Es finden jedoch vierteljährliche Verifizierungsprüfungen der Kalibrierungsausrüstung sowie eine jährliche Kalibrierung statt, um sicherzustellen, dass nichts weggeworfen wird oder ungenau ist, und so sicherzustellen, dass auch die Ausrüstung, die die Kalibrierungen durchführt, genau kalibriert ist. Ich wusste nicht, was mich von einer Kalibrierung erwarten würde, ich wusste nicht, welche Ausrüstung Yousuf verwenden würde, um die Schraubenschlüssel zu überprüfen, wenn er sie öffnen würde, um daran zu arbeiten, oder eine Art Bohrgerät verwenden würde, um sie zu überprüfen. Ich habe gelernt, dass das Labor Drehmomentschlüssel nach zwei ISO-Standards kalibriert. Eine davon ist ISO 6789:2003 und die andere ist die neuere Norm ISO 6789:2017, beide bis 2.500 Nm.

Unsere Schraubenschlüssel würden nach der ISO-Norm von 2003 kalibriert, was eine einfachere Prüfung erfordert und Unternehmen eine schnellere Werkzeugdurchlaufzeit bieten kann. Obwohl die Standardtests von 2003 als „zurückgezogen“ eingestuft wurden, werden sie immer noch häufig verwendet und sind weithin verfügbar. Yousuf erklärte, dass Drehmomentschlüssel, die vor 2017 hergestellt wurden, den neuen Test wahrscheinlich nicht bestehen würden, da der Standard zum Zeitpunkt der Herstellung noch nicht existierte. Nach der Norm von 2017 hergestellte Schraubenschlüssel würden auch die Normprüfung von 2003 bestehen. Das Team von Calibration Select teilte mir mit, dass der Test 2017 ebenfalls mindestens 90 Minuten lang und sehr gründlich ist und eine Reihe zusätzlicher Tests (ca. 120 Testpunkte) beinhaltet. Dieser Standard stellt die Werkzeuge auf die Probe und ist teurer.

Zur Durchführung der Kalibrierungen nutzte das Labor Prüfgeräte von Norbar, einem Hersteller von Drehmomentwerkzeugen. Die Drehmomentschlüssel wurden auf einem ziemlich großen Drehmomentkalibrierungsgerät kalibriert, das eine Reihe unterschiedlich großer Schraubenschlüssel aufnehmen konnte. Vorab wird an einer kleinen TruCheck-Maschine von Norbar eine schnelle Drehmomentprüfung durchgeführt, um sicherzustellen, dass ein besonders „schlechter“ oder nicht den Spezifikationen entsprechender Schraubenschlüssel die in den elektronischen Wandlern des Drehmomentprüfstands verwendeten Kraftmessdosen nicht stört oder beschädigt. Es handelt sich um einen kleinen zusätzlichen Sicherheitsschritt, der unnötige Schäden verhindert.

Vorläufige Kontrollen führen auch einen Maximaltest des Schraubenschlüssels durch, um die Feder im Inneren aufzuwärmen. Hier wurde ein interessanter Punkt angesprochen, wie sich Temperaturen auf die Genauigkeit von Drehmomentschlüsseln auswirken können. Wenn Sie beispielsweise morgens in eine kalte Werkstatt kommen, ist es sinnvoll, zunächst ein paar Probeklicks durchzuführen, um das Metall, aus dem die Schraubenschlüsselfeder besteht, aufzuwärmen. Yousuf erklärte, dass der erste Tag des Tages möglicherweise eine andere Lesart liefert als später am Tag, sobald der Frühling wärmer ist. Deshalb empfahl er, zunächst ein paar Klicks mit maximalem Drehmoment auszuführen und dann die Schraube oder das Befestigungselement festzuziehen, um maximale Genauigkeit zu erzielen. Ist das ein Overkill für das Anziehen einer Kurbelgarniturschraube? Möglicherweise, aber wenn Sie mit einem Satz Carbonfaser-Lenker für 400 US-Dollar so genau wie möglich sein möchten, ist das ein nützlicher Tipp.

Sobald die erste Prüfung abgeschlossen ist, wird das Instrument zum Kalibrieren eines einstellbaren Drehmomentschlüssels auf das Norbar-Drehmomentkalibrierungsgerät gestellt. Ein Schraubenschlüssel wird an einem elektronischen Wandler montiert, der für den Drehmomentbereich des zu prüfenden Schraubenschlüssels relevant ist. Ein Wandler wandelt per Definition Energie von einer Form in eine andere um. Außerdem werden Gewichte verwendet, um jeden Schraubenschlüssel auszubalancieren und um sicherzustellen, dass jeder Schraubenschlüssel entlang zweier Ebenen, vertikal und horizontal, flach ist (hierfür wird eine kleine Wasserwaage verwendet). Hier geht es darum, wiederholbare Messungen zu erzielen. Abhängig davon, ob die Norm von 2003 oder 2017 verwendet wird, führt das Labor dann drei Testpunkte in unterschiedlichen Bereichen der Drehmomentskala des Werkzeugs durch. Entweder bei Minimum oder 20 %, 60 % oder Max des Drehmomentschlüsselbereichs. Yousuf erklärte, dass der härteste Test für Schraubenschlüssel oft am untersten Ende des Drehmomentbereichs liege. (Sie können diesen Testbereich unten in den Zertifikatsfotos sehen). Das Labor legte jeden Punkt fest und zeichnete dann den Fehler auf einem UKAS-kalibrierten Indikator auf. Die aufgezeichneten Messwerte sind die Werte, die der Schraubenschlüssel anzeigt, wenn der Wandler ein bestimmtes Drehmoment auf ihn ausübt. Anschließend wird jeder Drehmomentschlüssel an jedem Prüfpunkt fünfmal auf Wiederholbarkeit geprüft. An jedem Testpunkt stellt der Techniker sicher, dass sie innerhalb der in BS6789 angegebenen Grenzwerte liegen, es sei denn, ein Kunde stellt eigene Anforderungen.

Das Rad, das Sie auf den Fotos an der Vorderseite des Bohrgeräts sehen, wird vom Techniker von Hand aufgezogen, indem er den Wandler und damit den Kopf des Drehmomentschlüssels bewegt, bis der erforderliche Messwert erreicht ist. Dieser Vorgang wird fünfmal wiederholt, damit der Drehmomentschlüssel funktioniert Ich kann mich nicht bewegen (eine vorgefasste Meinung von mir), und der Wandler und der Techniker erledigen die Arbeit. Die Messwerte werden auf einem digitalen Bildschirm neben der Anlage angezeigt, der ebenfalls die Norbar-Software verwendet. Der Test hat eine Weile gedauert und ich konnte mir vorstellen, wie zeitintensiv die Kalibrierung für den Standard von 2017 sein könnte.

Die Tests waren nicht so schwarz und weiß, wie ich dachte. Je nachdem, wie genau ein Kunde die Dinge haben möchte, kann eine Reihe von Genauigkeiten getestet und angepasst werden. Beispielsweise kann ein Kunde aus der Luft- und Raumfahrtbranche andere Anforderungen stellen als ich, um sicherzustellen, dass mein Drehmomentschlüssel für Fahrräder immer noch genau ist. Der Labortest entspricht einem Standard, kann jedoch einen akzeptablen Toleranzbereich für einen Kunden ermitteln, obwohl das Standardtoleranzkriterium des britischen Standards 4 % beträgt.

Nachdem die Kalibrierungen abgeschlossen waren, blieben uns unsere Ergebnisse. Zwei von drei Schraubenschlüsseln haben ihre Kalibrierung offiziell nicht bestanden. Der Proxxon-Schraubenschlüssel bestand die Kalibrierung und die beiden älteren Park Tool- und Cyclus-Schraubenschlüssel fielen durch, allerdings nur in bestimmten Bereichen des gesamten Drehmomentbereichs. Auch das war neu für mich und zeigte, dass die Gegend nicht nur schwarz und weiß ist. Die Schraubenschlüssel waren in bestimmten Bereichen ihres Bereichs ziemlich genau und immer noch in Ordnung, wurden aber insgesamt als mangelhaft eingestuft. Yousuf erklärte, dass das Labor im Falle eines Fehlers ein Angebot für einen Ersatz-Drehmomentschlüssel unterbreiten oder einen Schlüssel über einen bestimmten Bereich kalibrieren könnte, um einen bestandenen Test zu erreichen.

Der Proxxon-Schraubenschlüssel hatte einen Bereich von 12–60 Nm und war das neueste Gerät und entsprach trotz wiederholter Verwendung immer noch den Spezifikationen. Es wurde bei 12,36 und 60 Nm getestet. Das mittlere Ergebnis für den 12-Nm-Test betrug 11,76. Das mittlere Ergebnis bei 36 Nm betrug 34,72 und das mittlere Ergebnis beim 60 Nm-Max-Test betrug 61,08. Das schlechteste Ergebnis lag im mittleren Bereich, aber insgesamt entsprach es dem akzeptablen Standard von 4 %.

Der Park Tool-Schraubenschlüssel war ein ziemlich altes Gerät und wurde häufig verwendet. Es hatte eine Reichweite von 12–60 N. Es versagte am oberen Ende seines Drehmomentbereichs und wurde im gleichen Bereich wie das Proxxon-Gerät getestet. Der Mittelwert für den 12-Nm-Test betrug 11,55. Der Mittelwert für den 36-Nm-Test lag bei 37,41 und der Mittelwert für den 60-Nm-Test bei 62,79.

Auch der Cyclus-Schraubenschlüssel war ein paar Jahre alt und hatte einiges an Gebrauch gesehen. Es hatte einen Bereich von 2 bis 24 Nm und scheiterte am unteren Ende seines Drehmomentbereichs, im Gegensatz zum Park-Aggregat. Es wurde bei 2,14,4 und 24 Nm überprüft. Der Mittelwert für den 2-Nm-Test betrug 2,26. Der Mittelwert für den 14,4-Nm-Test betrug 13,93 und der Mittelwert für den 24-Nm-Test betrug 23,74.

Ich weiß nicht wirklich, was ich von den Kalibrierungsergebnissen erwartet habe. Ich glaube, ich habe möglicherweise weitaus größere Unterschiede im Vergleich zu den bei der Kalibrierung ermittelten Werten erwartet, und es verdeutlicht den Grad der Genauigkeit, mit dem die Standards arbeiten, und die Schraubenschlüssel selbst. Würde sich ein herausgefallener Drehmomentschlüssel auf eine ordnungsgemäß angezogene Radmutter eines Rennrads auswirken? Wahrscheinlich nicht. Würde es einen leichten Carbonvorbau mit einem Drehmoment von 3 Nm beeinträchtigen? Möglicherweise. Die Entscheidung liegt letztlich beim Mechaniker oder Anwender.

Es war aufschlussreich, ein Messlabor zu besuchen und mehr über die Kalibrierung von Drehmomentschlüsseln und den damit verbundenen Prozess zu erfahren. Es fühlte sich wie eine Art Endpunkt für die Themen an, mit denen wir uns in den letzten Monaten zum Thema Drehmoment befasst haben. Ja, Sie könnten einen neuen Drehmomentschlüssel kaufen und ihn jahrelang verwenden, aber es könnte der Punkt kommen, an dem er, wenn Sie ihn nicht kalibrieren, möglicherweise nicht mehr die gleichen Ergebnisse liefert wie früher, und möglicherweise das Risiko einer Beschädigung eingeht Komponenten.

Ich denke, dies ist auch ein guter Zeitpunkt, um den Punkt anzusprechen, der in manchen Kreisen oft angesprochen wird und normalerweise so lautet: „Ich arbeite an Fahrrädern, nicht an Raumfähren, warum muss ich mir einen Drehmomentschlüssel kaufen, geschweige denn dafür bezahlen?“ geh und lass eins kalibrieren". Wenn Sie noch nie einen Drehmomentschlüssel verwendet haben und nie ein einziges Problem hatten, dann sind das ehrlich gesagt tolle Neuigkeiten, aber ich denke, wenn Sie an Fahrrädern für andere Leute, einen Arbeitgeber oder in großen Mengen arbeiten, dann besitzen Sie einen Drehmomentschlüssel, verwenden ihn und kalibrieren ihn Es ist der Unterschied zwischen der Hoffnung, dass etwas richtig ist, und dem Wissen, dass es richtig ist.

Für Wartungsarbeiten in der Fahrradindustrie sind nicht dieselben Rückverfolgbarkeits- und Papiernachweise erforderlich wie in der Luftfahrtindustrie, wenn es um Drehmomentprüfungen geht, und ich denke, das könnte der Knackpunkt sein. Vielleicht ist dies ein Grund dafür, dass wir nicht so viele Kalibrierungen von Fahrrad-Drehmomentschlüsseln sehen oder zumindest nichts davon hören. Fahrradkomponenten und -materialien befinden sich ebenfalls im Spitzenbereich und werden immer leichter und exotischer, was ein hohes Maß an Drehmomentgenauigkeit erfordert, um Komponentenschäden oder -ausfälle im Vergleich zu beispielsweise einem kräftigen Stahlrennrad von vor fünfzig Jahren zu vermeiden.

Ich bin mir sicher, dass es Profi- und Heimmechaniker oder Arbeitgeber gibt, die einfach nur versuchen wollen, die bestmögliche und präziseste Arbeit zu leisten und sich darauf verlassen können, dass ihre Ausrüstung gepflegt und funktionstüchtig ist. In diesem Fall denke ich, dass die Kalibrierung des Drehmomentschlüssels wahrscheinlich eine offensichtliche Wahl sein wird und etwas, für das sie sich gerne entscheiden.

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Tom kam Ende 2022 als Tech-Autor zum Cyclingnews-Team. Tom verfügt über mehr als 10 Jahre Erfahrung als qualifizierter Mechaniker, davon etwa 5 Jahre als Leiter einer unabhängigen Werkstatt. Tom ist von klein auf Fahrrad gefahren und Rennen auf nationaler Ebene auf der Straße und der Rennstrecke gefahren und hat in den meisten Disziplinen gefahren und an Wettkämpfen teilgenommen, sogar ein bisschen Radpolo. Tom bastelt genauso gerne in der Garage wie er mit dem Rennrad die Gassen von Worcestershire erkundet.

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