Fits

In de wereld van techniek en machinebouw is een passing geen suggestie, maar een keiharde voorwaarde voor functioneren. Het gaat om de gecontroleerde ruimte tussen een gat en een as. Zonder passingen zou de industrie stilvallen; onderdelen zouden willekeurig klemmen of rammelen. Het systeem zorgt voor uitwisselbaarheid, zodat een lager uit een fabriek in Duitsland exact past op een as die in Japan is gedraaid. Je kiest een passing op basis van wat de constructie moet doen. Moet het draaien? Moet het voor eeuwig vastzitten? De keuze tussen speling en klemming bepaalt de levensduur van de gehele machine. Het ISO-passingstelsel biedt hiervoor de nodige codering, waarbij letters en cijfers de grenzen van het toelaatbare dicteren.

Het proces start bij de nulpuntlijn. In de praktijk betekent dit de keuze tussen eenheidsboring of eenheidsas. Meestal dicteert de boring de rest van de keten. Verspaningstechnieken transformeren ruw materiaal tot precisie-onderdelen waarbij micrometers het verschil maken tussen een soepel draaiende as en een vastgelopen lager. Het gebruik van ruimers is standaard voor boringen. Slijpen voor de assen. De handelingen in de werkplaats zijn strikt gebonden aan de limietmaten die op de technische tekening staan vermeld.

Tijdens de vervaardiging wordt de maatvoering voortdurend getoetst. Grenskalibers bieden hierbij direct uitsluitsel over de toelaatbaarheid van de afwijking. Wanneer de constructie vraagt om een perspassing, waarbij de as groter is dan het gat, worden fysische wetmatigheden benut. Thermische krimp of uitzetting. Door de as extreem te koelen of de boring te verhitten, ontstaat er tijdelijk voldoende ruimte voor de assemblage. De definitieve verbinding ontstaat door de materiaalspanningen die optreden bij temperatuurvereffening. Geen lijm of bouten, enkel de wrijving van metaal op metaal. De nauwkeurigheid van het gereedschap en de beheersing van de omgevingstemperatuur bepalen de uiteindelijke kwaliteit van de verbinding.

Binnen het ISO-stelsel vallen passingen uiteen in drie smaken. De keuze bepaalt of een machineonderdeel soepel glijdt of voor eeuwig onwrikbaar vastzit.

• Spelingspassing: De as is gegarandeerd kleiner dan het gat. Altijd ruimte. Deze variant is onmisbaar voor draaiende assen en bewegende delen waarbij smering essentieel is. Denk aan een eenvoudige scharnierpen of een complexe krukas.
• Overgangspassing: Een onzekere factor. Soms is er een fractie speling, soms een lichte klemming. Dit hangt af van de toevallige maatvoering binnen de tolerantievelden van de productiebatch. Ideaal voor onderdelen die nauwkeurig gepositioneerd moeten worden, maar die wel demonteerbaar moeten blijven met een kunststof hamer.
• Perspassing (of klempassing): De as is groter dan het gat. Altijd materiaalspanning. Hier ontstaat een vaste verbinding door wrijving. Demontage is vaak destructief of vereist enorme hydraulische krachten.

Micrometers regeren. In de praktijk werken constructeurs meestal met het eenheidsstelsel met boring. Het gat krijgt hierbij een vaste tolerantieklasse, aangeduid met een hoofdletter H. De as varieert. Waarom? Een boring is lastiger nauwkeurig aan te passen dan een as op een draaibank.

Het alternatief is het eenheidsstelsel met as. Hierbij is de asmaat de constante (kleine letter h). Dit zie je vaak bij toepassingen met blankgetrokken stafmateriaal waar nabewerking van de buitendiameter economisch onlogisch is. De letters in de codering vertellen het verhaal: letters aan het begin van het alfabet (A tot H) duiden op speling. Letters achteraan (P tot Z) forceren een persverbinding. Cijfers achter de letters geven de nauwheid van de tolerantie aan. Een IT7 is ruwer dan een IT5. Precisie is duur. Kies dus nooit een nauwere passing dan strikt noodzakelijk voor de functie van het object.

Een bronzen glijlager in een pomphuis. Hier regeert de spelingspassing. De as moet immers met hoge snelheid kunnen roteren zonder dat de wrijving voor directe destructie zorgt. Een dunne film van smeerolie vult de micrometers ruimte. Je voelt geen speling, maar de techniek weet wel beter. Zonder die fractie lucht tussen het metaal zou de pomp binnen enkele seconden vastlopen door warmteontwikkeling.

Positioneren versus fixeren

Denk aan de centreerpen in een mallenplaat. Een overgangspassing is hier de standaard. De pen moet exact op zijn plek blijven zitten tijdens het gebruik. Geen gerammel. Maar de onderhoudsmonteur moet de pen ook weer kunnen verwijderen. Een paar gerichte tikken met een kunststof hamer volstaan vaak. Het is een delicaat evenwicht tussen vastzitten en loslaten.

Bij de montage van een kogellager op een elektromotoras kiezen we voor een perspassing. De binnenring van het lager moet onwrikbaar verbonden zijn met de as. De as is in dit geval groter dan de boring van het lager. Mechanisch geweld of thermische bewerking is nodig. Een hydraulische pers drukt het lager op zijn plek. Eenmaal gemonteerd vormen as en lagerring één geheel. Geen spiebaan of borgring die deze klemkracht kan evenaren. De spanning in het materiaal houdt de boel op z'n plek.

Een eenvoudige scharnierpen in een stalen deurpost. Vaak een ruime spelingspassing. Toleranties zijn hier minder kritisch. Een druppel olie en de zwaartekracht doen de rest. Het hoeft niet op de micrometer nauwkeurig te zijn om functioneel te zijn. Juist de ruimte zorgt ervoor dat een korreltje stof de beweging niet direct blokkeert.

De ruggengraat van elk passingsysteem ligt internationaal vastgelegd in de NEN-EN-ISO 286-reeks. Deze normzetting is geen vrijblijvend advies. Het is de taal van de machinebouw. Deel 1 definieert de basis van toleranties en afwijkingen, terwijl deel 2 de exacte tabellen levert voor grenzen aan gaten en assen. Zonder deze strikte harmonisatie zou mondiale handel in machineonderdelen onmogelijk zijn. Alles valt of staat bij de IT-graden (International Tolerance). Deze cijferreeksen bepalen de nauwkeurigheidsklasse van een onderdeel. Hoe lager het getal, hoe kleiner de toegestane marge. Een IT7 is gangbaar, een IT1 is extreem.

Hoewel een passing op zichzelf geen wet is, dwingt de Europese Machinerichtlijn (2006/42/EG) indirect tot technische perfectie. Een constructeur is wettelijk verplicht om een veilig product op de markt te brengen. Falende verbindingen door een verkeerd gekozen passing leiden tot aansprakelijkheid. Als een perspassing loskomt door onjuiste tolerantieberekeningen, overtreedt de fabrikant de fundamentele veiligheidseisen. De technische documentatie moet daarom altijd kunnen aantonen waarom voor een specifieke passing is gekozen. Ook de NEN-ISO 1101 speelt een rol. Deze norm gaat over vorm- en plaatstoleranties. Want een as kan wel de juiste diameter hebben, maar als deze niet volkomen rond is, functioneert de passing alsnog niet. Geometrische productspecificaties (GPS) vormen hierbij het overkoepelende kader waarbinnen de vakman opereert. Precisie is hierbij een harde randvoorwaarde voor conformiteit.

Ooit paste niets zomaar. Vóór de industriële revolutie was elke machine een uniek product van handwerk, waarbij onderdelen met vijlen en schuurstenen ter plekke passend werden gemaakt, wat reparaties buiten de oorspronkelijke werkplaats volstrekt onmogelijk maakte. De negentiende eeuw veranderde alles. De noodzaak voor massaproductie in de wapenindustrie en de opkomst van de spoorwegen dwongen tot standaardisatie. Men had onderdelen nodig die zonder nabewerking in een assemblage pasten. Het concept van uitwisselbaarheid werd de drijvende kracht achter de moderne machinebouw. De vroege twintigste eeuw markeerde de overgang van lokale fabrieksnormen naar nationale standaarden. In Duitsland legde de DIN-normering de basis, terwijl in Engeland de invloed van Whitworth nog nagalmde. Het was de International Federation of the National Standardizing Associations (ISA) die in de jaren dertig de eerste serieuze aanzet gaf tot een internationaal stelsel. Dit systeem evolueerde na de Tweede Wereldoorlog tot het huidige ISO-passingstelsel. De precisie nam toe. Waar men vroeger tevreden was met een tiende millimeter, verschoof de focus naar micrometers door de opkomst van fijnmechanica en luchtvaarttechniek. De technische evolutie stopte niet bij de maatvoering alleen. Oude methoden vertrouwden op de ervaring van de vakman en diens 'gevoel' bij het monteren. Moderne passingen zijn het resultaat van complexe statistische procesbeheersing. De introductie van Geometrische Productspecificaties (GPS) in de laatste decennia heeft de definitie van een passing verder verfijnd; een maat is immers niets waard als de vorm of de ruwheid van het oppervlak niet aan de norm voldoet. Van handmatig passlijpen naar volautomatische computergestuurde fabricage waarbij de tolerantievelden de wet dicteren.

• https://nl.wikipedia.org/wiki/Passing_(werkstuk
• https://toolmanagers.nl/iso-passingstelsel/
• https://www.clearquality.co.uk/about-us/news/five-top-tips-for-passing-your-iso-audit
• https://leadrp.net/blog/iso-286-tolerances-standard-overview/
• https://nl.wikipedia.org/wiki/Tolerantie_(techniek