Verbindungselemente und Hardware für die Luft- und Raumfahrt: Herstellung und Lieferung.

Die Spezifizierung von Verbindungselementen für die Luft- und Raumfahrt ist selten so einfach wie die Auswahl einer Artikelnummer auf der Accu-Website. Die internationalen Luft- und Raumfahrtstandards überschneiden sich seit Jahrzehnten in der militärischen und kommerziellen Luft- und Raumfahrt. Die richtige Wahl für eine strukturelle Verbindung hängt gleichzeitig von der Familie der Verbindungselemente, der Materialqualität, der Gewindeform, der Oberfläche und der Rückverfolgbarkeit ab. Wenn Sie eine dieser Angaben falsch machen, wird das Teil entweder die Prüfung nicht bestehen oder über die gesamte Lebensdauer, die für moderne Verbindungselemente in der Luft- und Raumfahrt erwartet wird, nicht funktionieren, was katastrophale Folgen haben kann.

In diesem Handbuch wird dieses Problem mit der Spezifikation von Verbindungselementen auf die gleiche Weise beschrieben, wie es ein Konstruktions- oder Beschaffungsingenieur in der Luft- und Raumfahrtindustrie lösen würde. Wir beginnen mit dem, was Verbindungselemente für die Luft- und Raumfahrt von allgemeinen Präzisionsverbindungselementen unterscheidet, und gehen dann durch die drei wichtigsten Normenfamilien: AN (Army-Navy), MS (Military Standard) und NAS (National Aerospace Standard).

Von dort aus lernen Sie, wie Sie eine AN-, MS- oder NAS-Artikelnummer Feld für Feld dekodieren und wie Sie die richtige Legierung für die richtige Zone einer Flugzeugzelle auswählen. Wir werden auch erläutern, warum für Zeichnungen in der Luft- und Raumfahrt UNJ-Gewinde und spezielle Oberflächen von Verbindungselementen erforderlich sind.

Schließlich werden wir darlegen, wie sich die globale Lieferkette für die Luft- und Raumfahrt zwischen AS9100-Primärquellen, Händlern von Verbindungselementen für die Luft- und Raumfahrt, Herstellern und Materialspezialisten in Großbritannien, Europa und den USA aufteilt.

Ganz gleich, ob Sie für ein Produktionsflugzeugprogramm, den Bau eines Prototyps oder eine MRO-Verschleißteilanlage suchen, das Ziel ist dasselbe: die richtige Spezifikation gleich beim ersten Mal und jedes Mal.

Inhalt:

• Was sind Verbindungselemente für die Luft- und Raumfahrt?

• Normen für Verbindungselemente für die Luft- und Raumfahrt: Wie AN, MS und NAS zusammenpassen

• So dekodieren Sie die Artikelnummer eines Verbindungselements für die Luft- und Raumfahrt

• Typen und Familien von Verbindungselementen für die Luft- und Raumfahrt

• Materialien für Verbindungselemente für die Luft- und Raumfahrt: Auswahl nach Anwendung

• Gewinde formen ermüdungskritische Gelenke

• Oberflächen von Verbindungselementen für die Luft- und

• Lieferanten, Fachhändler und Hersteller von Verbindungselementen für die Luft- und Raumfahrt

• AS9100, NADCAP und die Lieferkette für die Luft- und Raumfahrt

• Das Sortiment an Verbindungselementen und Hardware für die Luft- und Raumfahrt von Accu

Was sind Verbindungselemente für die Luft- und Raumfahrt?

Verbindungselemente für die Luft- und Raumfahrt sind mechanische Verbindungselemente, die nach internationalen Luft- und Raumfahrtstandards wie AN (Army-Navy), MS (Military Standard) und NAS (National Aerospace Standard) spezifiziert sind. Sie unterscheiden sich von Präzisionsverbindungselementen in Bezug auf Materialgüte, Gewindeformen, Oberflächen und Rückverfolgbarkeit.

Ein Verkehrsflugzeug hat in der Regel zwischen 1,5 und 3 Millionen Befestigungselemente, und jedes einzelne von ihnen wird in dem Moment, in dem es auf einer technischen Zeichnung erscheint, in Bezug auf Norm, Material und Oberfläche spezifiziert. Wenn Sie das falsche Verbindungselement an einer kritischen Verbindungsstelle angeben, reichen die Folgen von „besteht die Prüfung nicht“ bis hin zu „übersteht Tausende von Druckzyklen nicht“, was zum Ausfall führen kann.

Der Abstand zwischen Verbindungselementen für die Luft- und Raumfahrt und den im allgemeinen Maschinenbau verwendeten Präzisionsschrauben hängt von der Spezifikationstiefe ab. Eine Zylinderkopfschraube nach DIN 912 wird durch Abmessung und Festigkeitsgrad definiert. Bei Zylinderkopfschrauben für die Luft- und Raumfahrt wird die Schmelzpartie des Ausgangsmaterials um einen AMS-Schritt (Aerospace Material Specification) ergänzt, eine Gewindeform mit kontrolliertem Wurzelradius, eine für die Luft- und Raumfahrt geeignete Oberfläche und eine Dokumentation auf Chargenebene, die das Teil von der ersten Schmelze bis zur Flugzeugzelle begleitet.

In den folgenden Abschnitten wird jede dieser Ebenen — Normen, Materialien, Gewinde, Oberflächen und Lieferkette — aufgeschlüsselt. Dabei werden sie so behandelt, wie ein Konstruktions- oder Beschaffungsingenieur sie anhand einer kundenspezifischen Fertigungszeichnung löst.

Normen für Verbindungselemente für die Luft- und Raumfahrt: So passen AN, MS und NAS zusammen.

Drei Hauptstandardfamilien stehen für drei Epochen militärischer und kommerzieller Luft- und Raumfahrtspezifikationen der USA: AN (Army-Navy, 1940er Jahre), MS (Military Standard, ab 1950er Jahren) und NAS (National Aerospace Standard, seit 1941 von der Aerospace Industries Association verwaltet).

Alle drei Normen werden immer noch in Arbeitszeichnungen für Neuproduktions-, Altbau- und Wartungsarbeiten verwendet und setzen international Maßstäbe für Verbindungselemente in der Luft- und Raumfahrt. Die Beschaffungsteams in der Luft- und Raumfahrtindustrie müssen alle drei Begriffe fließend lesen können.

F: Warum leben alle drei Standardfamilien immer noch, anstatt dass jede ihren Vorgänger ersetzt?

A: Die Lufttüchtigkeitsbescheinigung ist die kurze Antwort. Sobald ein Flugzeugmuster von der Aufsichtsbehörde genehmigt wurde, wobei die Zeichnungen bestimmte Verbindungselemente enthalten, werden diese Referenzen in die Musterzulassung für dieses Flugzeug aufgenommen. Sie neu zu konstruieren bedeutet, die betroffenen Verbindungen neu zu qualifizieren, was oft mehr kostet, als das alte Teil weiter zu beschaffen. Aus diesem Grund trägt eine Cessna 172 von 1965 heute, im Jahr 2026, AN-Bolzen für die Luft- und Raumfahrt, nicht weil AN technisch überlegen ist, sondern weil es laut Typenzertifikat so sein sollte.

AN (Army-Navy): Das originale militärische Befestigungssystem.

Das AN-System (Army-Navy) entstand während des Zweiten Weltkriegs als gemeinsame Spezifikation der US Army Air Forces und der US Navy zur Standardisierung der Beschaffung von Verbindungselementen.

Die AN-Normen gelten für Schrauben (AN3 bis AN20 für Durchmesser von 3/16 Zoll bis 1-1/4 Zoll), Muttern, Unterlegscheiben, Nieten und Spannschlösser. AN-Bolzen, die in der modernen kommerziellen Luftfahrt weitgehend überholt sind, sind nach wie vor der Standard für die allgemeine Luftfahrt aus der Kolbenzeit (Cessna 172, Flugzeugzellen der Piper Cherokee-Familie) und für ältere militärische Drehflügler, für die Originalmusterzeugnisse ausgestellt wurden. MRO-Ingenieure (Maintenance, Repair and Overhaul), die einen AN-Bolzen für eine Flugzeugzelle aus den 1970er Jahren beschaffen, orientieren sich regelmäßig an der Originalzeichnung mit der AN-Nummer.

Das AN-Nummerierungsschema erfolgt in Durchmesserschritten von 1/16 Zoll. AN3 hat einen Nenndurchmesser von 3/16 Zoll, AN4 hat einen Nenndurchmesser von 1/4 Zoll, bis hin zu AN20 einen Nenndurchmesser von 1-1/4 Zoll. Sobald Sie wissen, dass das Inkrement konsistent ist, können Sie den Durchmesser jeder AN-Schraube direkt an der Artikelnummer ablesen, ohne nach einer Tabelle greifen zu müssen.

MS (Militärstandard): Erweiterung und Modernisierung.

Das MS-System (Military Standard), das in der Vergangenheit von der US Defense Logistics Agency verwaltet wurde, erweiterte das AN-Sortiment um einen breiteren Anwendungsbereich, der Nieten (MS20470, MS20426), Schrauben, Einsätze, Klemmen und militärspezifische Hardware umfasste.

Viele MS-Nummern wurden in kommerziellen Programmen durch NAS-Äquivalente ersetzt, aber eine Referenz auf MS-Verbindungselemente ist nach wie vor maßgebend für US-Verteidigungsaufträge und für Hunderttausende von MS-nummerierten Teilen, die in die MRO-Bestände geliefert werden.

MS-Nummern sind in nach Anwendungen gruppierten Blöcken angeordnet. Wenn Sie den Block in den ersten Ziffern erkennen, erfahren Sie die Kategorie des Teils, bevor Sie den Rest der Zahl lesen, die Ihnen die Einzelheiten des Verbindungselements gibt. Wir zeigen Ihnen später in der Anleitung, wie Sie eine vollständige MS-Artikelnummer dekodieren.

NAS (National Aerospace Standard): Die aktuelle Branchenautorität.

Das National Aerospace Standard System wird seit 1941 von der Aerospace Industries Association (AIA) verwaltet und ist die dominierende Spezifikationsbehörde für neue kommerzielle Luft- und Raumfahrtkonstruktionen. NAS deckt Konstruktionsschrauben, Flugzeugschrauben, Stiftverschlüsse, Schlossschrauben und über tausend andere Komponententypen ab. Eine neue Airbus- oder Boeing-Strukturzeichnung, die heute veröffentlicht wurde, ist überwiegend NAS-nummeriert, was den internationalen Charakter der Norm verdeutlicht.

Wie MS verwendet NAS anwendungsgruppierte Blöcke, obwohl die Konventionen unübersichtlicher und etwas schwieriger zu dekodieren sind. Im nächsten Abschnitt zeigen wir Ihnen, wie Sie eine vollständige NAS-Artikelnummer lesen. Dies sind die Normen, die unserer Meinung nach bei der modernen Herstellung von Flugzeugbefestigungen am häufigsten spezifiziert sind.

Metrische Normen für Verbindungselemente für die Luft- und Raumfahrt.

Alle oben genannten Normen sind imperialen Ursprungs. Für metrische Arbeiten in der Luft- und Raumfahrt gibt es eine Parallelfamilie. Die von ASD-STAN verwaltete EN-Reihe (Europäische Norm) für die Luft- und Raumfahrt ist die dominierende moderne metrische Familie in den Airbus-Programmen und auf der gesamten europäischen Zulieferbasis für Luft- und Raumfahrt. Historische nationale Normen wie LN (Luftfahrt-Norm, Deutschland) und NSA (Aerospatiale, Frankreich) tauchen immer noch auf älteren europäischen Zeichnungen auf.

Die EN-Nummerierung dekodiert nicht so wie die AN-, MS- oder NAS-Nummerierung. Eine EN-Artikelnummer wie EN 6114 ist eine Referenz im Normenkatalog und nicht eine durch Felder getrennte Zeichenfolge mit Maßangaben.

ASD-STAN: Um herauszufinden, was ein EN-nummeriertes Teil eigentlich ist, lesen Sie das entsprechende ASD-STAN-Spezifikationsblatt, anstatt zu versuchen, die Nummer zu analysieren. Der vollständige Normenkatalog von ASD-STAN ist öffentlich verfügbar und es ist keine Dekodierung erforderlich, um zu verstehen, was ein Teil ist.

ASD-STAN-Datenblätter

Andere Präfixe, die Sie auf Zeichnungen für die Luft- und Raumfahrt sehen werden.

AN, MS und NAS sind nicht die einzigen Präfixe, die Sie auf Luft- und Raumfahrtzeichnungen sehen werden. Moderne Boeing- und Airbus-Zeichnungen können auch vier weitere Präfixe enthalten, die häufig genug sind, um für Luft- und Raumfahrtingenieure unverzichtbar zu sein.

AS (Aerospace Standard): Die Dachfamilie der Normen für die Luft- und Raumfahrt, deren Wurzeln in der langjährigen Normungsarbeit der SAE in der Luft- und Raumfahrt liegen, die mehrere Jahrzehnte zurückreichen.
Es ist ein täuschend breites Präfix: AMS-Materialspezifikationen, die AS9100-Qualitätsmanagementnorm, Hardware-Referenzen wie AS568 für O-Ring-Größen und eine Reihe von Prozess- und Inspektionsstandards fallen alle darunter. In der modernen Luft- und Raumfahrt ist AS9100 die Qualitätsbasis für die Produktionsversorgung. Die AMS-Spezifikationen regeln die Materialien der Verbindungselemente auf praktisch jeder kommerziellen Flugzeugbauzeichnung. Wenn auf einer Zeichnung eine vierstellige AS-Nummer erscheint, kann davon ausgegangen werden, dass es sich um eine von SAE verwaltete Norm und nicht direkt um eine Bauteilnummer des Verbindungselements handelt.

AS-Spezifikationsblätter.

MIL-DTL (Military Detail Specification): Das moderne US-Militärspezifikationspräfix, das Ende der 1990er Jahre im Rahmen einer Standardisierung durch das Verteidigungsministerium (DoD, in jüngerer Zeit das Kriegsministerium) eingeführt wurde, um das ältere MIL-S-Präfix zu ersetzen. Die Umbenennung war Teil einer umfassenderen Reform bei der Übernahme durch das Verteidigungsministerium, die das System der militärischen Spezifikationen vereinfachte, aber MIL-S-Referenzen erscheinen auf älteren Zeichnungen immer noch nach dem gleichen Parallel-Live-Muster wie AN-Referenzen.

Im modernen Sprachgebrauch ist MIL-DTL das Präfix, nach dem bei aktuellen US-Rüstungsbeschaffungen, Produktionszeichnungen von Militärflugzeugen und MRO-Inventaren des US-Militärs gesucht werden muss. Wenn Sie eine MIL-S auf einer Zeichnung erkennen, bedeutet dies in der Regel, dass Sie es mit einer älteren Spezifikation zu tun haben, die möglicherweise ein aktuelles MIL-DTL-Äquivalent enthält, das es wert ist, überprüft zu werden.

MIL-DTL-Spezifikationsblätter.

BAC (Boeing Aircraft Configuration): Das firmeneigene Spezifikationspräfix von Boeing, das intern und auf technischen Zeichnungen von Boeing in der langen Geschichte des Unternehmens für Verkehrsflugzeuge verwendet wurde. Das Präfix deckt alles ab, bei dem das eigene Ingenieurteam von Boeing strengere oder andere Kontrollen als die von den Normungsgremien vorgesehenen Anforderungen forderte: firmenspezifische Oberflächenbeschaffenheiten, intern entworfene Halterungen, Konstruktionskonventionen und Prozessstandards.

Im modernen Sprachgebrauch wird in allen Werbespots von Boeing, die sich auf die 737-, 747-, 777- und 787-Familien beziehen, wahrscheinlich mindestens eine Handvoll BAC-Referenzen neben den strukturellen Beschriftungen des NAS angeführt. Wenn Sie ein BAC-Präfix erkennen, wissen Sie sofort, dass die Spezifikation von Boeing kontrolliert wird und nicht über Portale für Standardspezifikationen und Lieferketten für die Luft- und Raumfahrt verfügbar ist.

ABS (Airbus Standard): Das firmeneigene Äquivalent zu BAC von Airbus, das intern und auf technischen Zeichnungen von Airbus im gesamten Verkehrsflugzeugprogramm des Unternehmens verwendet wird. Es deckt den gleichen unternehmensspezifischen Anwendungsbereich ab wie BAC: von Airbus entwickelte Prozesse, Konstruktionsspezifikationen und Konfigurationselemente, die über das hinausgehen, was NAS, MS oder AS abdecken.

Im modernen Sprachgebrauch kann man davon ausgehen, dass auf jeder Zeichnung aus den A320-, A330-, A350- oder A380-Programmen ABS-Referenzen zu finden sind. Wie bei BAC wird eine ABS-nummerierte Spezifikation von den Airbus-Ingenieuren kontrolliert, und das Quelldokument wird nicht in den üblichen öffentlichen Portalen angezeigt.

In einer realen Zeichnung aus der kommerziellen Luft- und Raumfahrt können auf derselben Seite eine NAS-Schraube, eine AS9100-Rückverfolgbarkeitsanforderung, eine BAC-Oberflächenbeschaffenheit und eine MS-nummerierte Unterlegscheibe genannt werden. Je nach Alter des Flugzeugs und Art der damit verbundenen Arbeiten wird bei MROs an älteren Flugzeugzellen in der Regel mehr als eine Norm referenziert.

So dekodieren Sie die Artikelnummer eines Verbindungselements für die Luft- und Raumfahrt.

Nachdem wir nun herausgefunden haben, wie AN-, MS- und NAS-Standards zusammenpassen, wollen wir uns ansehen, wie diese Artikelnummern aussehen, wenn sie nach realen Komponenten aufgeschlüsselt werden.

Die Artikelnummern für die Luft- und Raumfahrt codieren Spezifikation, Größe, Länge, Material und Oberfläche in einer kompakten alphanumerischen Zeichenfolge. Jede AN-, MS- und NAS-Artikelnummer folgt einer feldspezifischen Konvention, die an die jeweilige Spezifikation gebunden ist. Sobald die Grammatik geklärt ist, ist die Beschaffung und Auswahl von Verbindungselementen eindeutig. Aus diesem Grund sind Teile in Montagezeichnungen für die Luft- und Raumfahrt immer noch nach Nummer und nicht nach Beschreibung aufgeführt.

Lesen einer AN-Artikelnummer: AN3-10A Aircraft Machine Bolt.

Die AN-Artikelnummern folgen in der gesamten Produktfamilie einer einheitlichen Grammatik: Präfix, dann Durchmessercode in Schritten von 1/16 Zoll, Bindestrich, dann Grifflänge in Schritten von 1/8 Zoll, dann alle Suffixbuchstaben, die auf Einbaumerkmale hinweisen. Die Inkremente sind an allen AN-Bolzen in den Büchern festgelegt, was die Grammatik wirklich übertragbar macht. Sobald Sie es wissen, können Sie jede AN-Nummer ohne Diagramm dekodieren.

Beispielsweise handelt es sich bei einer AN3-10A-Schraube um eine universell einsetzbare Sechskantschraube für Flugzeuge mit ungebohrtem Schaft. Sie ist für die Verwendung mit einer selbstsichernden Mutter und nicht für eine Anordnung aus Wellenmutter und Splint vorgesehen.

Auf AN3-10A angewendet:

• AN: Army-Navy-Spezifikationsfamilie.

• 3: Nenndurchmesser in Schritten von 1/16 Zoll, also 3/16 Zoll. Dieselbe Regel gibt 1/4" für AN4 und 1-1/4" für AN20 an.

• 10: Grifflänge in Schritten von 1/8 Zoll. 10/8 Zoll = 1-1/4 Zoll.

• A: Suffixbuchstabe, der auf einen ungebohrten Schaft hinweist.
  Die Standard-AN-Schraube (kein Buchstabensuffix) hat einen gebohrten Schaft, um die Sicherheit zwischen Kreuzmutter und Splint zu gewährleisten. Wenn Sie „A“ hinzufügen, wird ein ungebohrter Schaft verwendet, der stattdessen mit einer selbstsichernden Mutter verwendet werden kann. Ein separates Suffix „H“ (nach der AN-Nummer, z. B. AN3H) weist auf einen gebohrten Kopf für den Sicherheitsdraht hin.

Die Gewindelänge ist in der Artikelnummer nicht kodiert, da es sich um eine feste Konstante pro Schraubendurchmesser handelt, die in der Spezifikation definiert ist. Jede AN3-Schraube hat unabhängig von der Strichnummer dieselbe Gewindelänge.

Da die Gewindelänge fest ist, definiert die Angabe der Grifflänge implizit die gesamte Schraubenlänge, den Griff plus die feste Gewindelänge für diesen Durchmesser.

Die Gewindelänge für jeden Durchmesser ist im AN-Spezifikationsblatt für jede Verbindungselementfamilie veröffentlicht.

Die AN-Spezifikationsblätter sind als militärische Dokumente auf dem ASSIST Standardisierungsportal verfügbar. Die ursprüngliche Schraubenspezifikation AN3 bis AN20 wurde formell durch NASM3 bis NASM20 ersetzt und von der Aerospace Industries Association über IHS Engineering Workbench veröffentlicht, obwohl die AN-Nummerierten Originale weiterhin die Arbeitsreferenz für ältere Typenzertifikate sind.

AN-ASSIST Spezifikationsblätter

Lesen einer MS-Artikelnummer: MS20470AD4-6.

MS-Artikelnummern folgen keiner einzigen Grammatikkonvention wie AN-Nummern. Jede Verbindungselementfamilie verwendet ihre eigenen Regeln, sodass die Konvention, mit der eine Nietnummer dekodiert wird, nicht unbedingt eine MS-nummerierte Schraube, Mutter oder Wendeschneidplatte dekodiert.
Der rote Faden ist, dass jede MS-Artikelnummer mit der Spezifikationsnummer beginnt, die sowohl den Komponententyp als auch den Anwendungsblock identifiziert, zu dem sie gehört. Sobald Sie die Spezifikation kennen, anhand derer Sie prüfen, wird der Rest der Nummer anhand der eigenen Feldstruktur dieser Spezifikation gelesen.

Im folgenden Beispiel wird eine MS20470-Aluminiumniete mit Universalkopf verwendet, um zu zeigen, wie sich die Felder aufteilen.

Für die Nietfamilie MS20470 lautet das Muster: Spezifikationsnummer, Kennbuchstaben der Legierung, Durchmesser in Schritten von 1/32 Zoll, Strich, Gesamtlänge der Niete in Schritten von 1/16 Zoll.

Gilt für MS20470AD4-6:

• MS20470: Spezifikation für solide Universalkopfnieten.

• AD: T4-Aluminiumlegierung, das branchenübliche Nietmaterial für die Luft- und Raumfahrt.

• 4: Durchmesser in Schritten von 1/32 Zoll, also 4/32 Zoll oder 1/8 Zoll.

• 6: Gesamtlänge der Niete in Schritten von 1/16 Zoll, also 6/16 Zoll oder 3/8 Zoll. Dies ist die Gesamtlänge der Niete vor der Montage, nicht die Griffstärke der Verbindung.

Bei dem gesamten Teil handelt es sich um eine T4-Vollniete mit einem Durchmesser von 1/8 Zoll und einer Länge von 3/8 Zoll.

AD (T4 Aluminium) ist der am häufigsten angegebene Legierungscode. MS20470 deckt jedoch mehrere andere Optionen für Aluminium- und Titanlegierungen ab, für die jeweils eigene Lager- und Installationsanforderungen gelten. Die vollständige Legierungscodetabelle und die Maßspezifikationen sind im MS20470-Spezifikationsblatt veröffentlicht, das über ASSIST erhältlich ist.

ASSIST (Standardisierungsportal des US-Verteidigungsministeriums): enthält aktuelle und veraltete MIL- und MS-Dokumente, einschließlich der MIL-DTL-Familie und historischer MIL-S-Referenzen. Viele Dokumente können ohne Abonnement öffentlich heruntergeladen werden, was ASSIST zur einfachsten ersten Anlaufstelle für die Überprüfung militärischer Spezifikationen macht.

MS-ASSIST Spezifikationsblätter

Lesen einer NAS-Artikelnummer: NAS1351-4-8.

NAS-Artikelnummern wie MS folgen ebenfalls keinem einzigen Codesystem. Jede Verbindungselementfamilie verwendet ihre eigene Feldstruktur, sodass die Konvention, mit der eine Zylinderschraube mit Innensechskant dekodiert wird, nicht unbedingt eine Sechskantschraube oder einen Hi-Lok-Pin dekodiert. Der rote Faden ist, dass jede NAS-Artikelnummer mit der Spezifikationsnummer beginnt, die den Komponententyp identifiziert. Sobald Sie die Spezifikation kennen, wird der Rest der Nummer anhand der Codierungstabelle dieser Spezifikation abgelesen.

Im folgenden Beispiel wird eine Zylinderschraube mit Innensechskant aus legiertem Stahl NAS1351 verwendet, um zu zeigen, wie sich die Felder aufteilen. NAS1351 ist das Äquivalent einer industriellen Zylinderkopfschraube nach DIN 912 für die Luft- und Raumfahrt. Sie wurde nach strengeren Material- und Rückverfolgbarkeitsstandards gebaut.

Für die NAS1351-Familie lautet das Muster: Spezifikationsnummer, Bindestrich, Gewindegrößencode (gemäß der Spezifikation beschrieben), Strich, Nennlänge in Schritten von 1/16 Zoll.

Angewendet auf NAS1351-4-8:

• NAS1351: Spezifikation für Zylinderkopfschrauben, legierter Stahl.

• 4: Gewindegrößencode. Bei NAS1351 entspricht die erste Strichzahl einer Gewindegröße anhand einer Tabelle in der Spezifikation und nicht anhand einer direkten Maßberechnung. Code 4 = 1/4-28. Die Gewindeform ist gemäß MIL-S-7742 spezifiziert, was die Geometrie mit kontrolliertem Wurzelradius regelt, die weiter unten im Abschnitt Gewindeformen behandelt wird.

• 8: Nenngesamtlänge in Schritten von 1/16 Zoll, hier also 8/16 Zoll oder 1/2 Zoll.

Bei dem gesamten Teil handelt es sich um eine 1/4-28-Zylinderkopfschraube aus legiertem Stahl, 1/2 Zoll lang, hergestellt nach NAS1351.

Zusätzliche Codes in der NAS1351-Familie bezeichnen das Material (C für korrosionsbeständigen Stahl), den Kopftyp (H für gebohrten Kopf), das Verriegelungselement und die Oberfläche. Die vollständige Codierungstabelle und die Maßspezifikationen sind im NAS1351-Spezifikationsblatt veröffentlicht, das über IHS Engineering Workbench erhältlich ist.

IHS Engineering Workbench (jetzt Teil von S&P Global): die lizenzierte Quelle für aktuelle und historische NAS-Dokumente. Für den vollständigen Zugriff ist ein Abonnement erforderlich. Aus diesem Grund verfügen die meisten Primärlieferanten für die Luft- und Raumfahrt über eine Unternehmenslizenz, anstatt Dokumente per Suche zu kaufen.

AIA-NAS-Spezifikationsblätter

AN/MS/NAS-Querverweis.

Für ein und dieselbe Verbindungselementanwendung gibt es häufig mehrere Artikelnummern, die denselben oder unterschiedlichen Normen für Verbindungselemente in der Luft- und Raumfahrt entsprechen, insbesondere für allgemeine Strukturbauteile. Die folgende Tabelle zeigt, wo es für einige gängige Anwendungen direkte Entsprechungen gibt und wo nicht die AN-, MS- und NAS-Standards. Diese Tabelle erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit und sollte als Beispiel für den Vergleich von Standardfamilien im Hinblick auf das, was Sie erwarten können, betrachtet werden.

Ein MRO-Techniker, der ein Typzertifikat aus den 1970er Jahren wartet, findet auf den Originalzeichnungen Verbindungselemente mit AN-Nummerierung. Die AN-Spezifikation wurde formal durch NASM ersetzt (AN3 bis AN20 wurden zu NASM3 bis NASM20), aber die Artikelnummern und Abmessungen sind identisch.
Die praktische Herausforderung beim Querverweisen entsteht, wenn in einer Zeichnung ein veraltetes AN-Niet wie AN470 (jetzt MS20470) genannt wird, bei dem sich die Spezifikationsnummer von Familie zu Familie geändert hat, oder wenn der Techniker ermitteln muss, ob ein NAS-Teil mit höheren Spezifikationen in einer bestimmten Anwendung ersetzt werden kann. Ein falscher Ersatz ist eine Nichtkonformität mit den Konstruktionsdaten und ein Problem mit der Lufttüchtigkeit.

Typen und Familien von Verbindungselementen für die Luft- und Raumfahrt: Bolzen, Schrauben, Nieten, Beschläge und Verbindungselemente.

Verbindungselemente für die Luft- und Raumfahrt lassen sich im Großen und Ganzen in sechs Hauptfamilien unterteilen: Flugzeugschrauben, Scherbolzen mit engen Toleranzen, Flugzeugschrauben, Steckverschlüsse mit Druckschluss, Nieten und Steckverschlüsse.

Jede Familie gibt es, weil sie ein anderes Strukturproblem löst. In einer einzigen Flugzeugzeichnung werden in der Regel alle sechs zusammen mit allgemeinen Flugzeugteilen (auch als Luft- und Raumfahrtteile bezeichnet) wie Unterlegscheiben, Wellenmuttern und Klippverschlüsse aufgeführt. In der folgenden Tabelle wird jede Familie ihrem jeweiligen Standard, dem typischen Einsatzbereich eines Flugzeugs und den Merkmalen zugeordnet, die sie auf einer Zeichnung oder im Internet voneinander unterscheiden.

Untersuchung bestimmter Arten von Verbindungselementen für die Luft- und Raumfahrt.

Sechskantschraube für Flugzeuge (AN3-AN20, NAS6603, MS9559).

Sechskantschrauben für Flugzeuge sind überall in der Flugzeugstruktur zu finden, wo eine abnehmbare Schraubverbindung vorgeschrieben ist.
Die AN3-AN20-Familie (NASM3-NASM20) mit 125 KSI (tausend Pfund pro Quadratzoll) ist die Allzweckversion, die in der Regel mit einer Wellenmutter und einem Splint über einen gebohrten Schaft gesichert ist.
Bei NAS6603 mit 160 KSI handelt es sich um ein Upgrade mit enger Toleranz, das in erster Linie für schubkritische Verbindungen mit selbstsichernden Muttern geeignet ist. Beide sind mit AMS-spezifiziertem Material versehen, das anhand der Schmelzchargen- und Kopfstempel rückverfolgbar ist und den Hersteller und die Norm identifiziert. Eine Sechskantschraube nach DIN 933 weist keines dieser Merkmale auf.

Schraube mit enger Toleranz (NAS6203, NAS1303).

Schrauben mit engen Toleranzen werden für schubkritische Verbindungen verwendet, bei denen die Lebensdauer davon abhängt, dass Bewegungen zwischen der Schraube und dem umgebenden Material vermieden werden. Der Bolzenschaft ist mit einer Toleranz von h6 präzisionsgeschliffen, sodass er direkt an der Lochwand anliegt und nicht nur durch das Festklemmen des Gewindes erforderlich ist.

Sie sitzen in Flügelholmverbindungen, Scharnierhalterungen an der Steuerfläche und überall dort, wo eine zyklische Scherbelastung sonst zu Ermüdungsrissen an einer Passbohrung führen würde. NAS6203 und NAS1303 sind die maßgeblichen Spezifikationen. Es handelt sich nicht um Katalogteile, sondern sie werden in der Regel nach Zeichnung und kundenspezifisch gefertigt.

Schraube für Flugzeuge (MS24694, NAS1351).

Flugzeugschrauben decken die Sekundärstruktur, die Plattenbefestigungen und andere Baugruppen an der gesamten Flugzeugzelle ab. NAS1351 spezifiziert eine Zylinderschraube mit Innensechskant aus legiertem Stahl; MS24694 deckt Varianten mit Senkkopfschrauben ab. Die Versionen für die Luft- und Raumfahrt unterscheiden sich in derselben Weise von einer nach DIN 912 genormten Zylinderkopfschraube wie Flugzeugschrauben: AMS-Materialspezifikation, kontrollierte Gewindeform und Rückverfolgbarkeit auf Chargenebene, was bei handelsüblichen Verbindungselementen nicht der Fall ist.

Hi-Lok Stift und Kragen (NAS1669/ NAS1670).

Bei Hi-Lok-Verschlüssen handelt es sich um zweiteilige Stecksysteme, die für formschlüssige Strukturverbindungen an Tragflächen, Rumpf und Leitwerk vorgesehen sind.
Die NAS1670-Kupplung schert sich bei einem kalibrierten Drehmoment ab, sodass sich die Montage von selbst misst: Wenn der Sechskantring weg ist, ist die Vorspannung korrekt. Dadurch entfällt die Variabilität des Bedieners und die Überprüfung des Drehmomentschlüssels, der bei herkömmlichen Konstruktionsverschraubungen üblich war. Hi-Lok wurde ursprünglich in den 1960er Jahren von der Hi-Shear Corporation entwickelt und wird heute von mehreren Herstellern von Verbindungselementen für die Luft- und Raumfahrt in Lizenz hergestellt. Ab Ende der 1970er Jahre beschleunigte sich die Einführung durch militärische Programme.

NAS Lockbolt (NAS1738).

Sicherungsbolzen erfüllen dieselbe konstruktive Funktion wie Hi-Lok-Verschlüsse, werden jedoch dort eingesetzt, wo der Zugang auf eine Seite des Gelenks beschränkt ist. Ein gewölbter Bund wird über eine Scherringnut am Bolzenschaft befestigt und bildet so eine dauerhafte Passverbindung.
Sie werden in Verbindungen zwischen Rumpf und Rahmen, Tragflügelverkleidungen und anderen hochzyklischen Strukturanwendungen eingesetzt, bei denen eine einseitige Montage eine Produktions- oder Wartungsanforderung ist.

Solide Niete, Universalkopf (MS20470).

MS20470-Vollnieten mit Universalkopf aus den Aluminiumlegierungen 2117-T4, 2024-T3 oder 5056-H32 sind nach wie vor das dominierende Verbindungselement für Aluminiumflugzeuge, die vor der Umstellung auf Verbundwerkstoffe gebaut wurden. Der Kuppelkopf sitzt stolz auf der Hautoberfläche und wird sowohl an der inneren Struktur als auch an nicht aerodynamischen Außenflächen verwendet. Die meisten Modelle der 737 Classic und 737 Next Generation sind genietet statt verschraubt, und eine 35 Jahre alte Flugzeugzelle verbraucht beim zweiten D-Check immer noch Zehntausende dieser Nieten pro Überholung.

Solide Niete, mit Senkbohrung (MS20426).

Für MS20426-Vollnieten mit Senkkopf werden dieselben Aluminiumlegierungen wie für MS20470 verwendet, jedoch mit einem um 100 Grad versenkten Kopf, der bündig auf der Hautoberfläche aufliegt. Diese sind für Vorderkanten, äußere Verkleidungen und alle aerodynamischen Oberflächen vorgesehen, auf denen ein hervorstehender Kopf Luftwiderstand erzeugen würde. Die Legierungsvorschriften und die Spezifikationsdisziplin sind identisch mit MS20470; der einzige Unterschied besteht in der Kopfgeometrie, die davon abhängt, an welcher Stelle der Flugzeugzelle die Niete sitzt.

Cherry Blind Rivet (NAS1398, NAS1399)

Die Blindnietfamilien von Cherry Aerospace kommen überall dort zum Einsatz, wo die Rückseite einer Flugzeugverbindung für die konventionelle Montage mit Vollnieten nicht erreichbar ist. CherryMax und CherryLock sind die beiden wichtigsten Produktlinien, die für NAS1398 und NAS1399 spezifiziert sind.
Diese befinden sich auf Zugangspaneelen, Türverkleidungen und inneren Strukturfugen, wo der einseitige Zugang eine Produktions- oder Wartungseinschränkung darstellt. Was sie von herkömmlichen Blindnieten unterscheidet, ist, dass sie für strukturelle Schub- und Zugbelastungen ausgelegt sind und nicht nur für den Halt der Paneele.

Feststehender Verschluss (NAS1473, MS21059).

Die Verbindungselemente sind dauerhaft an einer Seite der Konstruktion befestigt, sodass die passende Schraube oder Schraube wiederholt montiert und entfernt werden kann, ohne dass die Blindseite zugänglich ist. Die gängigste Form ist die schwimmende Verankerungsmutter nach NAS1473 oder MS21059. Sie ist für Zugangsklappen, abnehmbare Inspektionsabdeckungen und die Konstruktion von Avionikschächten vorgesehen.

Die Grenze zwischen Verbindungselementen für die Luft- und Raumfahrt und Elektronikbauteilen ist in den Schächten für die Avionik am deutlichsten sichtbar. Dort ermöglichen verschließbare Verbindungselemente eine wartungsfreundliche Befestigung von Geräten, die zwischen Leitungen ausgetauscht werden, und die Präzisionsteile rund um die Luft- und Raumfahrtkontakte in MIL-Spec-Steckverbinderbaugruppen. Wo das Nieten einer Ankermutter in einer dünnen Blechkonstruktion nicht praktikabel ist, erfüllen selbstschneidende Gewindeeinsätze eine ähnliche Haftfunktion in einer kleineren Hülle.

Materialien für Verbindungselemente für die Luft- und Raumfahrt: Auswahl nach Anwendung.

Sobald Sie die Norm und die Artikelnummer kennen, lautet die nächste Frage, aus welchem Material der Verschluss besteht. Die idealen Verbindungselemente für eine bestimmte Zone hängen von der Betriebsumgebung ab: Temperatur, Korrosionsbelastung, zyklische Belastung und galvanische Kompatibilität mit der umgebenden Struktur.

Die Materialauswahl von Verbindungselementen für die Luft- und Raumfahrt erfolgt zonenabhängig, und dieses Maß an Materialdisziplin unterscheidet die Fertigung in der Luft- und Raumfahrttechnik von der allgemeinen industriellen Praxis. Jedes Material ist mit einer AMS-Nummer (Aerospace Material Specification) gekennzeichnet und verfügt über eine Chargenzertifizierung, die bis zur Schmelzcharge zurückverfolgt werden kann.

Strukturelle Verbindungselemente für Flugzeugzellen: Titan (Klasse 5).

Titan ist ein leichtes, korrosionsbeständiges Übergangsmetall mit einem außergewöhnlich hohen Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht. Klasse 5 (Ti-6Al-4V) ist die in der Luft- und Raumfahrt am häufigsten verwendete Titanlegierung. Sie enthält 6% Aluminium für die Festigkeit und 4% Vanadium für die Duktilität. Sie ist gemäß AMS 4928 im geglühten Zustand spezifiziert und bietet eine maximale Zugfestigkeit von etwa 950 MPa bei etwa 56% der Dichte von Stahl.

Ti-6Al-4V ist das Flugzeugbaumaterial der Wahl überall dort, wo Gewichtseinsparung und galvanische Kompatibilität mit Verbundkonstruktionen gleichermaßen wichtig sind. Im Gegensatz zu Aluminium oder cadmiumbeschichtetem Stahl liegt Titan in der galvanischen Reihe in der Nähe von Kohlefasern und korrodiert nicht, wenn beide miteinander in Kontakt kommen. Dies macht es zum idealen Befestigungsmaterial für Strukturverbindungen zwischen Verbundwerkstoffen und Metall an CFK-intensiven Flugzeugzellen wie der 787 und A350. Der Verbrauch von Verbindungselementen aus Titan ist mit jedem Programm, bei dem Verbundwerkstoffe zum Einsatz kommen, gestiegen, da die CFK-Primärstruktur in der gesamten kommerziellen Flotte das Aluminium ersetzt hat.

Accu verfügt über eine große Auswahl an Titanschrauben der Güteklasse 5 von M2 bis M10. Einen tieferen Werkstoffzusammenhang finden Sie in unserem Leitfaden für Ingenieure zu Titan.

Verbindungselemente für Heißprofile und hohe Temperaturen: A286 (AMS 5731) und Inconel 718 (AMS 5662).

A286 ist eine aushärtbare Eisen-Nickel-Chrom-Superlegierung (AMS 5731), die eine brauchbare Festigkeit der Verbindungselemente bis etwa 650 °C beibehält und sie in Zubehörteilen von Turbinentriebwerken und heißen Flugzeugbauteilen einbaut.

Inconel 718 ist eine Superlegierung auf Nickel-Chrom-Basis (AMS 5662), die den Grenzwert auf etwa 700 °C verlängert. Sie wurde in der Vergangenheit für so anspruchsvolle Anwendungen wie das Verschrauben von Turbopumpen in Raketentriebwerken verwendet.

Beide werden verwendet, wenn herkömmlicher legierter Stahl oder Edelstahl an Streckgrenze verlieren würde, die weit unter der Betriebstemperatur des betreffenden Profils liegt. Accu hat A286-Schrauben und andere Verbindungselemente in einer Reihe von metrischen Größen auf Lager. Für die Anforderungen von Inconel 718 kann unsere kundenspezifische Fertigung nach Ihren technischen Zeichnungen liefern.

Konstruktive Verbindungselemente für korrosionskritische Zwecke: 17-4PH.

17-4PH ist ein martensitischer, ausscheidungshärtender Edelstahl und eine der am häufigsten spezifizierten korrosionsbeständigen Strukturlegierungen in der Luft- und Raumfahrt. Die Bezeichnung beschreibt seine Zusammensetzung: 17% Chrom für Korrosionsbeständigkeit und 4% Nickel für Zähigkeit, wobei Kupfer- und Niobzusätze hinzugefügt werden, die das Aushärten ermöglichen. Sie ist unter AMS 5643 für Stab- und Schmiedematerial spezifiziert.

Der PH-Mechanismus (Ausscheidungshärtung) funktioniert, indem die Legierung nach der Lösungsbehandlung ausgehärtet wird. Beim Erhitzen auf eine kontrollierte Alterungstemperatur scheiden sich kupferreiche Partikel in der Stahlmatrix aus, die Versetzungen festnageln und für eine hohe Festigkeit sorgen. Bei unterschiedlichen Alterungstemperaturen ergeben sich unterschiedliche Eigenschaftsgleichgewichte: Der Zustand H900 bietet die höchste Zugfestigkeit für maximale Tragfähigkeit, H1025 und H1075 gleichen die Festigkeit mit verbesserter Zähigkeit aus, und H1150 bietet die beste Duktilität für Anwendungen, bei denen Schlagfestigkeit wichtiger ist als Spitzenfestigkeit.

Das Ergebnis ist ein Material, das Korrosionsbeständigkeit aus Edelstahl mit einer strukturellen Festigkeit von nahezu legiertem Stahl kombiniert und es somit zur Standardwahl für Fahrwerksstifte, Hydraulikarmaturen und Konstruktionshalterungen in Meeresumgebungen macht, bei denen cadmiumbeschichteter legierter Stahl ein inakzeptables Salzsprühkorrosionsrisiko birgt. 17-4PH wird den üblichen austenitischen Edelstählen (304, 316) vorgezogen, wenn die Anwendung sowohl Korrosionsbeständigkeit als auch strukturelle Belastbarkeit erfordert.

Vollständige 17-4PH-Materialdetails und das verfügbare Sortiment an 17-4PH-Verbindungselementen finden Sie unter den Edelstahltypen, -sorten und -oberflächen von Accu.

Allgemeine strukturelle und sekundäre Verbindungselemente.

Legierter Stahl nach AMS 6322 oder AMS 6415 (4340-Familie) ist in der Luft- und Raumfahrt das wichtigste Material für strukturelle Verbindungselemente und wurde seit den frühesten Flugzeugkonstruktionen mit beanspruchter Haut verwendet.
4340 ist ein legierter Nickel-Chrom-Molybdän-Stahl: Nickel erhöht die Zähigkeit, Chrom erhöht die Härtbarkeit und Verschleißfestigkeit, Molybdän erhöht die Festigkeit bei hohen Temperaturen und die Beständigkeit gegen Anlassversprödung. Die Legierung wird wärmebehandelt und erreicht Zugfestigkeiten im Bereich von 180 bis 200 KSI. Damit ist sie der Standard für hochfeste Konstruktionsschrauben, bei denen aufgrund der galvanischen, thermischen oder korrosionstechnischen Anforderungen der Anwendung weder Titan, 17-4PH noch eine Superlegierung erforderlich sind. Verbindungselemente aus legiertem Stahl sind zum Schutz vor Korrosion in der Regel mit Cadmiumbeschichtung (Legacy) oder mit IVD-Aluminium (aktuell) beschichtet, da das Grundmaterial keine inhärente Korrosionsbeständigkeit besitzt.

7075-T6-Aluminium (AMS-QQ-A-367) ist ein zinklegiertes Aluminium mit Kupfer- und Magnesiumzusätzen, das für höchste Festigkeit auf T6-Härtegrad wärmebehandelt wurde. Es deckt Sekundärkonstruktionen, Zugangsklappen und nicht flugkritische Halterungen ab, bei denen eine mäßige Festigkeit von etwa einem Drittel der Dichte von Stahl wichtiger ist als die absolute Zugfestigkeit. Die Einschränkung bei modernen Flugzeugzellen aus Verbundwerkstoff besteht darin, dass 7075-T6 aus Kathodenfaser besteht: Wenn ein Aluminiumbefestiger mit CFK in Kontakt kommt, entsteht eine galvanische Zelle, die das Aluminium korrodiert. Deshalb wurde es bei Modellen wie der 787 und der A350 weitgehend durch Titan ersetzt, wenn es um Verbindungen zwischen Verbundwerkstoffen und Metallen geht.

Gewindeformen für ermüdungskritische Gelenke.

Die Materialauswahl bietet die richtige Legierung für eine Verbindung, ein Gehäuse oder Strukturbauteile. Gewindeform und Oberflächenbeschaffenheit bestimmen, wie sich die Verbindung unter jahrzehntelanger zyklischer Belastung und intensiver Vibration verhält.

Strategien zur Installation und zum Anziehen unter kontrollierter Vorspannung.

Konstruktionsverbindungen für die Luft- und Raumfahrt erfordern eine kontrollierte Vorspannung, nicht nur ein kontrolliertes Drehmoment. Eine zu geringe Vorspannung kann dazu führen, dass die Verbindung an der Gewindewurzel vorzeitig ermüdet. Bei zu hoher Vorspannung gibt die Schraube nach, wodurch die Lebensdauer, für die die Gewindeform ausgelegt ist, verringert wird.

Drei Installationsmethoden dominieren:

• Drehmoment und Winkel: Auf ein bestimmtes Drehmoment festziehen und dann um einen weiteren angegebenen Winkel drehen. Der Winkelschritt hat Vorrang vor der Reibungsvariabilität, die die reinen Drehmomentmesswerte beeinträchtigt.

• Verhältnis zwischen Drehmoment und Spannkraft: Festziehen, bis eine messbare Dehnung einsetzt. Wird bei ausgewählten Anwendungen mit hoher Ermüdung verwendet. Schrauben mit Streckgrenze werden aufgrund der Art ihrer Montage in der Regel nur einmal verwendet, was zu einer absichtlichen Verformung der Schraube führt.

• Selbstmessender Scherkragen: Bei einem Hi-Lok - oder NAS-Spannbolzen schert der Kragen bei kalibrierten Drehmomentwerten ab, sodass die Überprüfung des Drehmomentschlüssels vollständig entfällt. Dies ist die vorherrschende Methode bei modernen Serienflugzeugen, da sie das Rätselraten vor der Vorspannung in großem Maßstab überflüssig macht.

UNJ-Gewindeformen und die Installation mit kontrollierter Vorspannung ergänzen einander. UNJ erhöht die Ermüdungsgrenze der Verbindungsstelle, und die kontrollierte Installation sorgt dafür, dass die Ermüdungsgrenze erreicht wird, ohne dass ein Überschwingen auftritt.

Das UNJ-Gewinde mit kontrolliertem Wurzelradius (MIL-S-8879).

Die Entwicklung des Gewindeschneidens mit kontrolliertem Wurzelradius war ein bedeutender Meilenstein im Bereich der Innovation von Verbindungselementen in der Luft- und Raumfahrt der Nachkriegszeit. Bei UNJ-Gewinden handelt es sich um eine Unified Imperial-Gewindevariante mit einem kontrollierten Wurzelradius, der gemäß MIL-S-8879 spezifiziert ist. Bei UN-Standardgewinden ist ein flacher oder variabler Radius möglich. Bei UNJ ist ein größerer, präzise kontrollierter Radius vorgeschrieben, der die Spannungskonzentration an der Gewindewurzel, dem Ort der Spitzenspannung bei zyklischer Zugbelastung, reduziert.

Das praktische Ergebnis ist eine Verbesserung der Lebensdauer der Bauteile um das Drei- bis Vierfache gegenüber gleichwertigen UN-Gewinden. Damit ist UNJ die Standardlösung für ermüdungskritische Konstruktionsschrauben für Verbindungselemente in der Luft- und Raumfahrt. UNJ-Gewindeformen sind im Rahmen der kundenspezifischen Fertigung von Accu für zeichnungsspezifische Anforderungen an Verbindungselemente in der Luft- und Raumfahrt erhältlich.

Oberflächen für die Luft- und Raumfahrt: Cadmium, Passivierung und IVD-Aluminium.

Oberflächen für die Luft- und Raumfahrt sind nicht kosmetisch und gehören in der Regel zum Einsatzzweck des Verbindungselements. Sie verleihen dem Ausgangsmaterial des Verbindungselements zusätzliche funktionale Eigenschaften. Die Oberflächenspezifikation auf einer Luft- und Raumfahrtzeichnung wird ebenso streng kontrolliert wie die Beschreibung des Materials selbst.

• Cadmiumbeschichtung (AMS-QQ-P-416): Die traditionelle Oberfläche für die Luft- und Raumfahrt. Sie schützt Verbindungselemente aus legiertem Stahl vor Korrosion vor Korrosion und bietet Gewindeschmierfähigkeit.
  Cadmium ist seit Jahrzehnten die Standardsubstanz in militärischen und kommerziellen Programmen, aber es handelt sich um einen Stoff, der gemäß REACH Anhang XVII verboten ist (weil er krebserregend ist), und seit Ende der 2000er Jahre wird in europäischen Handelsprogrammen ein strukturierter Ausstieg aus der Produktion vorangetrieben.
  Cadmium ist immer noch auf älteren militärischen Zeichnungen und in einigen US-Programmen angegeben, wird aber bei neuen kommerziellen Arbeiten zunehmend durch IVD-Aluminium (Ion Vapour Deposition) ersetzt.
  
  

• Passivierung (AMS 2700): Eine Behandlung mit Salpeter- oder Zitronensäure, bei der freies Eisen von der Oberfläche korrosionsbeständiger Stähle entfernt wird. Diese Methode ist bei Verbindungselementen aus Edelstahl der Serien 300, 400 und 17-4PH Standard.
  Im Gegensatz zu Cadmium handelt es sich bei der Passivierung nicht um eine Beschichtung. Sie verstärkt die natürliche Chromoxidschicht, die Edelstahl seine Korrosionsbeständigkeit verleiht. Weit verbreitet in der Luft- und Raumfahrt sowie im allgemeinen Maschinenbau und unterliegt keiner schrittweisen Ausmusterung.
  
  

• IVD Aluminium (AMS 2454): Aluminium mit Ionendampfabscheidung ist der moderne Cadmiumersatz für neue kommerzielle Luft- und Raumfahrtprogramme. Eine vakuumbeschichtete Aluminiumbeschichtung, die einen vergleichbaren galvanischen Schutz und eine vergleichbare Gleitfähigkeit des Gewindes bietet, ohne dass Bedenken hinsichtlich der Toxizität bestehen. Im Rahmen neuer kommerzieller Programme von Airbus und Boeing, bei denen Cadmium bisher verboten worden wäre, ist eine künstliche Befruchtung zunehmend die spezifizierte Alternative.

Die Beschränkungen der europäischen REACH-Verordnung für Cadmium haben zu einer der größten Änderungen der Oberflächenspezifikationen in der Geschichte der kommerziellen Luft- und Raumfahrt geführt. Airbus und seine erstklassige Lieferkette stellen seit Ende der 2000er Jahre cadmiumbeschichtete Artikelnummern auf IVD-Alternativen aus Aluminium um. Diese Änderung betrifft alle Verbindungselemente aus legiertem Stahl an der Produktionslinie und zieht sich durch die gesamte vorgelagerte Lieferkette.
Der Übergang ist noch nicht abgeschlossen, da jede Oberflächenänderung vom OEM als geringfügige Konstruktionsänderung unter seiner Typzertifizierungsbehörde qualifiziert und genehmigt werden muss, wobei die betroffenen Artikelnummern nacheinander abgearbeitet werden müssen, und nicht als generelle regulatorische Änderung.

Lieferanten, Fachhändler und Hersteller von Verbindungselementen für die Luft- und Raumfahrt.

Wenn Sie den Standard identifiziert, die Artikelnummer entschlüsselt und das Material und die Oberfläche bestätigt haben, lautet die letzte Frage, wer das Teil liefert. Die Antwort hängt davon ab, was die Verlosung vorsieht und in welchem Stadium sich das Programm befindet.

Die Lieferung von Verbindungselementen für die Luft- und Raumfahrt verteilt sich auf vier Schichten. Jedes von ihnen dient einer anderen Phase des Beschaffungszyklus:

Wenn in Ihrer Zeichnung ein AS9100-Verfahren für den Einzelartikel vorgeschrieben ist, benötigen Sie einen AS9100-zertifizierten Fachhändler oder Hersteller von Verbindungselementen für die Luft- und Raumfahrt mit den entsprechenden NADCAP-Akkreditierungen. Dies sind die Lieferanten von Flugzeugausrüstung und die Händler für Luft- und Raumfahrtausrüstung, von denen die Produktionsprogramme direkt bezogen werden. Der internationale Markt für Flugzeugbefestigungen konzentriert sich auf eine kleine Anzahl globaler Hauptlieferanten und deren lizenzierte Vertriebspartner für Befestigungselemente für die Luft- und Raumfahrt in Großbritannien, Europa und den USA.

Wenn die Zeichnung ein spezielles Material für die Luft- und Raumfahrt als Prototyp, Qualifizierung oder für Kleinserien erfordert, ist ein auf Materialien spezialisierter Luft- und Raumfahrtzulieferer genau das Richtige. Accu gehört zu dieser Kategorie: Materialien und Zubehör für die Luft- und Raumfahrt, die in präzisen Mengen auf Lager sind, sowie eine kundenspezifische Fertigungsroute für zeichnungsspezifische Teile, die UNJ-Gewindeformen, spezielle Materialien und spezielle Oberflächen abdecken.

Führende Unternehmen für Verbindungselemente in der Luft- und Raumfahrt geben in der Regel Mindestbestellmengen von 10.000 bis 100.000 Teilen pro Linie an, was die Fertigung eines Prototyps oder einer Qualifizierung selten rechtfertigt. Accu bietet die Beschaffung von Komponenten ab einer Stückzahl von nur einem einzigen Verbindungselement an. Die besten Zulieferer von Luft- und Raumfahrtkomponenten für diese Art von Arbeiten gehören zu den Materialspezialisten.

Bei den meisten ausgereiften Fertigungsprogrammen für die Luft- und Raumfahrt laufen beide Strecken parallel: ein AS9100-Lieferant für Verbindungselemente für die Luft- und Raumfahrt für die Teile aus dem Produktionskatalog und ein auf Materialien spezialisierter Partner wie Accu für Prototypen in geringen Stückzahlen, Qualifizierung und kundenspezifische Fertigung arbeiten parallel dazu.

AS9100, NADCAP und die Lieferkette für die Luft- und Raumfahrt.

AS9100 ist die luftfahrtspezifische Erweiterung von ISO 9001, veröffentlicht von der International Aerospace Quality Group (IAQG), derzeit in Revision D (Version 2016), Stand Frühjahr 2026. Es ist die grundlegende Qualitätsmanagementnorm für die Primärversorgung der Luft- und Raumfahrt in zivilen, militärischen und Raumfahrtanwendungen.

AS9100: Was es über ISO 9001 hinaus abdeckt.

AS9100 Rev D baut auf ISO 9001:2015 auf und enthält luftfahrtspezifische Klauseln zu den Themen risikobasiertes Konfigurationsmanagement, Produktsicherheit, Schutz vor gefälschten Teilen, Erstmusterinspektion (FAI) gemäß AS9102, betriebliches Risikomanagement sowie Rückverfolgbarkeit und Nichtkonformitätskontrolle.

Ein Lieferant, der allein nach ISO 9001 arbeitet, kann die von AS9100 vorgeschriebenen Einzelposten ohne zusätzliche Qualifikation nicht erfüllen, da die Luft- und Raumfahrtklauseln nicht in den Geltungsbereich von ISO 9001 fallen.

NADCAP: Die spezielle Prozessschicht.

NADCAP (National Aerospace and Defence Contractors Accreditation Program) arbeitet auf einer prozessspezifischen Ebene und nicht auf anbieterweiter Ebene. Zu den geprüften NADCAP-Spezialverfahren gehören Wärmebehandlung, chemische Bearbeitung (Eloxieren, Passivieren, Cadmiumbeschichten), zerstörungsfreie Prüfungen (ZfP), Schweißen, Löten und Beschichten. Ein Lieferant kann ohne NADCAP-Akkreditierung nach AS9100 zertifiziert werden, und eine NADCAP-Akkreditierung für Wärmebehandlung verleiht keine AS9100-Zertifizierung.

Accu verfügt über ein Qualitätsmanagement nach ISO 9001:2015, das von Bureau Veritas geprüft wurde. Accu ist nicht nach AS9100 zertifiziert und in diesem Handbuch wird nichts anderes behauptet.

Bei Programmen, bei denen die Erstversorgung mit AS9100 per Zeichnung oder Vertrag vorgeschrieben ist, arbeitet Accu als Materialspezialist und Partner für kundenspezifische Fertigung zusammen mit einem AS9100-Primärlieferanten, der Teile für die Luft- und Raumfahrttechnik bis zur Zeichnung in unserem kundenspezifischen Herstellungsverfahren fertigt. Eine Konformitätsbescheinigung gehört standardmäßig zu jeder Bestellung; eine Werkszertifizierung nach EN 10204 3.1 ist auf Anfrage erhältlich.

Das Sortiment an Befestigungs- und Hardware für die Luft- und Raumfahrt von Accu.

Accu liefert unsere Verbindungselemente aus Materialien, die für die Luft- und Raumfahrt geeignet sind, und bietet eine kundenspezifische Fertigungsroute an, die auf die zeichnungsspezifischen Spezifikationen von Verbindungselementen für die Luft- und Raumfahrt zugeschnitten ist. Die folgende Tabelle zeigt, welche Werkstofffamilien wir für die Luft- und Raumfahrt auf Lager haben und wo sie auf der Website zu finden sind.

Warum Ingenieure Accu für Bauteile in Luft- und Raumfahrtqualität wählen:

• Sonderanfertigung ab 250£ für zeichnungsspezifische Teile: UNJ-Gewindeformen nach MIL-S-8879, spezielle Materialien und spezielle Oberflächen ohne Tier-1-Mindestbestellmengenbeschränkungen.

• Speziallackierungen wie AccuBlack, AccuLock (vorinstalliertes Gewindesicherpflaster), Precote 80 und Anu-Lok 180.

• Qualitätsmanagement nach ISO 9001:2015, geprüft von Bureau Veritas. Das Konformitätszertifikat wird standardmäßig bei jeder Bestellung mitgeliefert. Die EN 10204 3.1 Mill Certification ist auf Anfrage erhältlich.

• Kostenlose 3D-CAD-Modell-Downloads von jeder Produktseite in einem vollständig durchsuchbaren Online-Katalog von Verbindungselementen für die Luft- und Raumfahrt, der über 750.000 Artikel umfasst.

 

Verpackung von Verbindungselementen und Beschlägen für die Luft- und Raumfahrt.

Bei der Spezifikation von Verbindungselementen und Komponenten für die Luft- und Raumfahrt handelt es sich um ein vierschichtiges Problem: Familie, Standard, Material und Oberfläche.
Der richtige Lieferant hängt davon ab, wo sich die Zeichnung auf diesen Ebenen befindet. Für zeichnungsspezifische NAS-, MS- oder AN-Teile an einer Hauptversorgungsleitung für die Luft- und Raumfahrt ist ein AS9100-Fachhändler die richtige Wahl.
Für Materialien in der Luft- und Raumfahrt in präzisen Mengen, vom Prototyp bis zur Qualifizierung und für Sonderanfertigungen ab 250 GBP gegen Zeichnung ist Accu die richtige Wahl.
Bei den meisten ausgereiften Fertigungsprogrammen für die Luft- und Raumfahrt werden beide Verfahren parallel durchgeführt.

Weiterführende Lektüre.

• Ein Leitfaden für Ingenieure zu Titan: Eigenschaften der einzelnen Klassen, angefangen bei kommerziell reinem Grad 1 bis hin zu Ti-6Al-4V der Klasse 5.

• Edelstahltypen, -sorten und -oberflächen: Referenzmaterial für A2, A4, Duplex, BUMAX und 17-4PH.

• ISO 9001-Qualitätsmanagementsystem: Das von Bureau Veritas geprüfte Qualitätsmanagementsystem von Accu.

 

Häufig gestellte Fragen.

F: Was sind Verbindungselemente für die Luft- und Raumfahrt?

A: Verbindungselemente für die Luft- und Raumfahrt (im Allgemeinen auch als Luftfahrt-Verbindungselemente, Luftfahrt-Hardware oder Flugzeugbefestigungen bezeichnet) sind mechanische Verbindungselemente, die nach Luft- und Raumfahrtstandards (AN, MS, NAS) spezifiziert sind und deren Material-, Gewinde-, Oberflächen- und Rückverfolgbarkeitskontrollen die allgemeinen industriellen Spezifikationen für Verbindungselemente übertreffen.
In einem Verkehrsflugzeug befinden sich zwischen 1,5 und 3 Millionen von ihnen, von denen jedes durch eine technische Zeichnung spezifiziert und nach einer AMS-Materialspezifikation zertifiziert ist, wobei ein Prüfpfad bis zur Schmelze zurückverfolgt wird.

F: Was ist der Unterschied zwischen AN-, MS- und NAS-Befestigungselementen?

A: AN (Army-Navy), MS (Military Standard) und NAS (National Aerospace Standard) stehen für drei sich überschneidende Epochen der US-amerikanischen Spezifikationen von Verbindungselementen für die Luft- und Raumfahrt. AN stammt aus den 1940er Jahren, MS wurde ab den 1950er Jahren unter der Verwaltung der US Defense Logistics Agency erweitert. NAS wird seit 1941 von der Aerospace Industries Association betrieben und dominiert das neue kommerzielle Design. Alle drei werden weiterhin auf Arbeitszeichnungen verwendet.

F: Welche Rolle spielen Verbindungselemente in der Luft- und Raumfahrtfertigung?

A: Verbindungselemente für die Luft- und Raumfahrt sind das wichtigste mechanische Verbindungsverfahren bei der Montage von Flugzeugstrukturen, Triebwerksteilen, Fahrwerken und Avionikschächten. Die Auswahl der Verbindungselemente bestimmt das Gewicht, die Lebensdauer und die galvanische Kompatibilität der gesamten Flugzeugzelle.

F: Womit werden Flugzeugschrauben normalerweise hergestellt?

A: Flugzeugschrauben werden in der Regel aus hochfestem legiertem Stahl oder speziellen Luft- und Raumfahrtlegierungen wie Titan Grade 5, A286, Inconel 718 und 17-4PH ausscheidungshärtendem Edelstahl hergestellt.

Um die Lebensdauer zu maximieren, werden die Gewinde auf einen kontrollierten Wurzelradius zugeschnitten (UNJ-Form gemäß MIL-S-8879) und nach der Wärmebehandlung gewalzt, um eine Druckeigenspannung an der Wurzel aufzubauen. Zur Erhöhung der Sicherheit werden Kopf oder Schaft häufig mit Bohrungen versehen, sodass ein Sicherheitsdraht oder eine gewellte Mutter und ein Splint hineinpassen.
Für strenge Qualitätskontrollen sind Stempel am Kopf der Bauteile erforderlich, um den Hersteller und die geltende Norm zu identifizieren, sowie eine vollständige Materialzertifizierung, die auf die ursprüngliche Walzwärme zurückgeführt werden kann.

F: Wo finde ich einen Katalog von Verbindungselementen für die Luft- und Raumfahrt?

A: Die Kataloge von Verbindungselementen für die Luft- und Raumfahrt werden von spezialisierten Herstellern von Verbindungselementen für die Luft- und Raumfahrt (LISI Aerospace, Howmet Aerospace, Cherry Aerospace) und von AS9100-zertifizierten Vertriebshändlern für die Luft- und Raumfahrt herausgegeben, die über die Kataloglinie NAS, MS und AN verfügen.
Für Materialien, die für die Luft- und Raumfahrt geeignet sind und nicht für NAS-nummerierte Kataloglinien, bietet Accu eine vollständige Online-Auswahl an Verbindungselementen, die Titan Grade 5, 17-4PH, BUMAX und Duplex abdeckt.

F: Was sind selbstklebende Verbindungselemente in Luft- und Raumfahrtanwendungen?

A: Bei Feststellschrauben in Luft- und Raumfahrtanwendungen handelt es sich um Schrauben, die in der Platte oder der Konstruktion haften bleiben, sodass sie beim Entfernen nicht verloren gehen können. Die Schraube löst sich vom Gegengewinde, wenn sie gelöst wird, bleibt aber durch einen Sicherungsring oder eine Federklammer in der Platte gefangen. Dadurch wird verhindert, dass Fremdkörper (FOD) in sicherheitskritischen Bereichen gelangen, und der wiederholte Zugriff bei planmäßigen Wartungsarbeiten wird beschleunigt. Sowohl in kommerziellen als auch in militärischen Flugzeugen dominieren die Zugangsklappen, die abnehmbaren Inspektionsabdeckungen und die Konstruktion der Avionikschächte mit Feststellschrauben.

F: Wo finde ich Spezialverschlüsse für Luft- und Raumfahrtanwendungen?

A: Spezialverschlüsse für die Luft- und Raumfahrt sind in zwei Varianten unterteilt. Die Katalogteile für NAS, MS und AN stammen von AS9100-Fachhändlern und -händlern mit Rückverfolgbarkeit für die Luft- und Raumfahrt. Zeichnungsspezifische Teile aus speziellen Materialien oder nicht standardmäßigen Gewindeformen (UNJ, spezielle Oberflächen) stammen aus einer kundenspezifischen Fertigungsroute, wie sie Accu anbietet.

F: Benötigt ein Lieferant eine AS9100-Zertifizierung, um Verbindungselemente für die Luft- und Raumfahrt zu versenden?

A: Für die direkte Lieferung in ein Produktionsflugzeugprogramm auf der Grundlage einer Zeichnung mit AS9100-Flow-Down müssen die AS9100-Anforderungen erfüllt sein.
Für Prototypen-, Qualifizierungs-, Forschungs- und Entwicklungsarbeiten, studentische Arbeiten und Arbeiten im Zusammenhang mit dem Motorsport ist die Norm ISO 9001:2015 mit der Materialzertifizierung nach EN 10204 3.1 routinemäßig zulässig.
Ausgereifte Fertigungsprogramme für die Luft- und Raumfahrt, die beide Zulieferertypen abdecken.

F: Warum sind in Zeichnungen für die Luft- und Raumfahrt UNJ-Gewinde anstelle von UN-Gewinden angegeben?

A: In Luft- und Raumfahrtzeichnungen werden für ermüdungskritische Verbindungen UNJ-Gewinde (MIL-S-8879) gegenüber Standard-UN-Gewinden angegeben, da UNJ einen größeren, kontrollierten Fußradius vorschreibt, der proportional zur Gewindesteigung ist. Dieser größere Radius reduziert die Spannungskonzentration an der Gewindewurzel, der Stelle, an der die Spitzenspannung bei zyklischer Zugbelastung entsteht. Veröffentlichte Verbesserungen der Lebensdauer um das Drei- bis Vierfache im Vergleich zu UN machen UNJ zum Standard für strukturelle Verschraubungen in der Luft- und Raumfahrt.

F: Kann eine hochfeste 12,9-Standardschraube ein für die Luft- und Raumfahrt geeignetes Verbindungselement ersetzen?

A: Nein. Eine Zylinderkopfschraube mit 12,9 mm (DIN 912, ISO 4762) erfüllt die Anforderungen an Abmessungen und Mechanik gemäß ISO 898-1, es fehlen jedoch die AMS-Materialspezifikation, die kontrollierte UNJ-Gewindeform, die Luft- und Raumfahrtauglichkeit und die Rückverfolgbarkeit auf Chargenebene, die eine Zeichnung von Verbindungselementen für die Luft- und Raumfahrt erfordert.
Das Auswechseln einer 12,9-Schraube auf einer Zeichnung aus der Luft- und Raumfahrt stellt eine Nichtkonformität dar, unabhängig davon, wie genau die Angaben zur Nennfestigkeit übereinstimmen, da das Fehlen einer Zertifizierung selbst das Problem ist.