Die Blechlehre ist ein Gewicht, und laut Gesetz ist die Dicke nur ungefähr

Das Dokument ist 15 U.S.C. § 206, Standardlehre für Bleche und Platten aus Eisen und Stahl; es geht auf das Gesetz vom 3. März 1893 zurück und steht noch immer im United States Code. Es beginnt mit seinem Zweck: Um Einheitlichkeit zu sichern, wird das Folgende als einzige Standardlehre für Bleche und Platten aus Eisen und Stahl in den Vereinigten Staaten von Amerika festgelegt. Dann sagt es, wofür diese Einheitlichkeit gebraucht wurde. Sie und keine andere ist bei der Festsetzung von Zöllen und Abgaben zu verwenden, die die Vereinigten Staaten auf Bleche und Platten aus Eisen und Stahl erheben.

Geschrieben wurde es für das Zollamt. Nichts darin richtet sich an einen Verarbeiter, und ein folgender Satz begrenzt den Geltungsbereich so, wie es ein Steuergesetz tun würde: Dieser Unterabschnitt ist nicht so auszulegen, dass er Zölle auf eingeführte Waren erhöht.

Welche Spalte Gesetz ist und welche nur Entgegenkommen

Die Tabelle hat Spalten für die Dicke in Bruchteilen eines Zolls, in Dezimalzoll und in Millimetern sowie Spalten für das Gewicht pro Quadratfuß in Unzen und in Pfund und für das Gewicht pro Quadratmeter. Die drei Dickenspalten tragen jeweils das Wort ungefähr im Kopf. Die Gewichtsspalten nicht.

Liest man die Unzenspalte für sich, wirkt das System nicht mehr willkürlich. Es ist eine Leiter in ganzen Unzen, und die Lehrennummern sind nur die Sprossen. Die Dicken, die man sich merkt, sind das, was aus diesen Gewichten nach einer Umrechnung wird, und das Gesetz sagt es im Spaltenkopf.

Eine Zahl zieht sich durch jede Zeile

Das ist unsere eigene Rechnung mit der Tabelle oben, und sie lässt sich in einer Minute wiederholen. Teilt man jedes Gewicht in Unzen durch die Dezimaldicke daneben, kommt jedes Mal dieselbe Zahl heraus. Umgekehrt gesagt: Eine Unze pro Quadratfuß entspricht einem Sechshundertvierzigstel Zoll:

Sechs Zeilen, sechs exakte Übereinstimmungen. Ein Blech von einem Zoll Dicke wöge also 640 Unzen pro Quadratfuß, das sind 40 Pfund, und ein Kubikfuß sind zwölf davon, also 480 Pfund pro Kubikfuß oder etwa 7 690 kg/m³. Auf dieser Dichte ist die Tabelle aufgebaut. Das Gesetz druckt sie nicht; sie ergibt sich aus den Zahlen.

Und diese Dichte ist nicht das Metall vor Ihnen

Der übliche Wert für Baustahl liegt bei etwa 7 850 kg/m³, rund zwei Prozent über dem Wert, den die Tabelle impliziert. Bei gleichem Gewicht pro Quadratfuß bedeuten zwei Prozent mehr Dichte zwei Prozent weniger Dicke, sodass ein Blech mit 24 Gauge eher bei 0,0245 Zoll liegt als bei den 0,025, die das Gesetz druckt. Das ist wenig, entspricht aber genau der Größe der Abweichungen zwischen veröffentlichten Lehrentabellen, und es ist ein Unterschied in dem, was angenommen, nicht in dem, was gemessen wurde.

Aluminium macht denselben Punkt laut. Seine übliche Dichte liegt bei etwa 2 700 kg/m³, rund einem Drittel des impliziten Werts, sodass dasselbe Gewicht pro Quadratfuß fast der dreifachen Dicke entspricht. Eine gewichtsbasierte Lehre übersteht das nicht, weshalb Aluminiumblech gar nicht nach dieser Leiter verkauft wird und eine eigene Nummerierung mit eigener Definition hat.

Beschichtetes Blech wirft eine zweite Frage auf, die die Nummer nicht beantworten kann. Wenn eine Lehre über das Gewicht definiert ist, steckt alles, was auf die Oberfläche kommt, im Gewicht, und das Grundmetall darunter ist dünner als bei derselben Nummer auf blankem Stahl. Wie viel dünner, hängt von der Beschichtungsbezeichnung ab, die in Dokumenten festgelegt ist, die wir nicht haben; die ehrliche Aussage ist daher keine Zahl. Sie lautet: Die Lehrennummer enthält die Antwort nicht, und die Beschichtungsspezifikation ist eine zweite Angabe, nach der man fragen muss.

Warum das auf einer Seite über Verbindungselemente landet

Weil beide Fragen, die eine Schraube an ein Blech stellt, in Millimetern Grundmetall gestellt werden. Was eine Bohrschraube durchbohren kann und was sie danach hält, sind zwei verschiedene Zahlen auf der Packung, und der Punkt, an dem das Blech überhaupt kein Gewinde mehr halten kann, ist eine Dicke, keine Lehrennummer. Eine Anfrage, die zwanzig Gauge nennt, hat ein Flächengewicht von Schmiedeeisen des neunzehnten Jahrhunderts genannt und die Schraubenauswahl offen gelassen.

Die Lösung ist nicht, das Wort nicht mehr zu verwenden. Nach Lehrennummern wird Blech bestellt, gelagert und besprochen, und sie aufzugeben hilft niemandem. Die Lösung ist, den Millimeterwert auf die Zeichnung zu schreiben und die Lehrennummer als Hinweis mitlaufen zu lassen, so wie ein Gewinde über seine Bezeichnung angegeben wird und das Zollmaß in Klammern steht. Ist das Blech beschichtet, nennen Sie die Beschichtung, denn genau diesen Teil hat die Nummer nie getragen.

Drei Nummern in einer Frage, drei verschiedene Arten von Nummer

Der Thread stellte eine Schraubennummer, eine Drahtlehre und einen Rohr-Schedule in einen Satz, und das sind nicht dieselben Dinge. Die Nummer der Maschinenschraube ist die freundlichste der drei: Sie ist eine Gerade, ein fester Anfangsdurchmesser plus ein fester Zuwachs pro Nummer, und das ist der Grund, warum die Beinahe-Treffer mit metrischen Größen dort liegen, wo sie liegen. Die Blechlehre ist die Gewichtsleiter oben. Drahtlehre und Rohr-Schedule sind wiederum eigene Konventionen mit eigenen Definitionen in eigenen Dokumenten, und die Antwort im Thread, eine Bezeichnung stehe für eine ganze Spezifikation, ist für alle drei der richtige Instinkt.

Der Instinkt, der in die Irre führt, ist der nächste Schritt: die Nummer zu behandeln, als sei sie ein Maß, das jemand gerundet hat. Bei der Blechlehre ist es umgekehrt. Die Nummer ist die exakte Größe und das Maß die Näherung, und das Gesetz druckt dieses Wort in den Spaltenkopf, damit niemand raten muss, was was ist.

Jemand hat tatsächlich vorgeschlagen, die Nummern abzuschaffen. 1857 forderte Whitworth die Ingenieure auf, die Lehrenbezeichnungen abzuschaffen und die Größen einfach nach ihren Tausendstel Zoll zu benennen. Die Nummern haben ihn überlebt.

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

Ist eine Blechlehrennummer eine Dicke?

Nicht in dem Dokument, das sie definiert. Der US Standard Gauge ist in 15 U.S.C. Abschnitt 206 festgelegt, und in dessen Tabelle sind die Dickenspalten in Bruchteilen eines Zolls, in Dezimalzoll und in Millimetern jeweils als ungefähr überschrieben, die Gewichtsspalten in Unzen und Pfund pro Quadratfuß dagegen nicht. Die Größe, die das Gesetz festlegt, ist das Gewicht pro Flächeneinheit. Eine Dicke entsteht erst, wenn eine Dichte angenommen wird.

Warum weichen veröffentlichte Lehrentabellen leicht voneinander ab?

Weil sie Umrechnungen eines Gewichts sind, und eine Umrechnung braucht eine Dichte. Unsere Rechnung mit der gesetzlichen Tabelle ergibt in jeder lesbaren Zeile eine Unze pro Quadratfuß als ein Sechshundertvierzigstel Zoll, was etwa 7 690 Kilogramm pro Kubikmeter entspricht. Der übliche Wert für Baustahl liegt eher bei 7 850, etwa zwei Prozent höher, und zwei Prozent sind ungefähr die Größe der Abweichungen zwischen den Tabellen.

Warum verwendet Aluminiumblech ein anderes Lehrensystem?

Weil sich eine über das Gewicht definierte Lehre nicht zwischen Metallen unterschiedlicher Dichte übertragen lässt. Aluminium liegt üblicherweise bei etwa 2 700 Kilogramm pro Kubikmeter gegenüber den rund 7 690, die die Stahltabelle impliziert, sodass dasselbe Gewicht pro Quadratfuß fast der dreifachen Dicke entspricht. Aluminiumblech hat deshalb eine eigene Nummerierung mit eigener Definition, statt diese zu übernehmen.

Sagt mir eine Lehrennummer die Dicke von verzinktem Blech?

Sie klärt es nicht. Eine über das Gewicht pro Flächeneinheit definierte Lehre zählt alles mit, was auf der Oberfläche ist, sodass das Grundmetall unter einer Beschichtung dünner ist als bei derselben Nummer auf blankem Blech. Wie viel dünner, hängt von der Beschichtungsbezeichnung ab, die in separaten Dokumenten festgelegt ist. In der Praxis fragt man nach der Grundmetalldicke in Millimetern und nach der Beschichtungsspezifikation als zwei getrennten Angaben.

Was sollte stattdessen auf einer Zeichnung oder in einer Anfrage stehen?

Die Dicke in Millimetern, mit der Lehrennummer als mitlaufendem Hinweis. Nach Lehrennummern wird Blech bestellt und gelagert, es gibt also keinen Grund, sie wegzulassen, aber die Fragen an die Schraube werden in Millimetern Grundmetall gestellt: was eine Bohrspitze durchbohren kann und wie viel Gewinde das Blech danach fassen kann. Ist das Blech beschichtet, kommt die Beschichtungsspezifikation hinzu.

Wurde die Standardlehre für die Fertigung geschrieben?

Sie wurde für den Zoll geschrieben. Das Gesetz sagt, dass sie festgelegt wird, um Einheitlichkeit zu sichern, und dass sie und keine andere bei der Festsetzung von Zöllen und Abgaben zu verwenden ist, die die Vereinigten Staaten auf Bleche und Platten aus Eisen und Stahl erheben. Ein weiterer Satz begrenzt die Wirkung auf Zölle. Nichts darin richtet sich an einen Verarbeiter, und das sollte man wissen, bevor man sie als Fertigungstoleranz behandelt.

Quellen

• 15 U.S.C. § 206 — Standard gauge for sheet and plate iron and steel. Die Sätze zum Zweck, der Satz zu Zöllen und Abgaben sowie die Tabelle mit ihren Spaltenköpfen
• Derselbe Abschnitt im gedruckten United States Code, hier verwendet für den Gesetzeswortlaut und den Quellenvermerk, Act of March 3, 1893, ch. 221, sec. 1, 27 Stat. 746
• r/AskEngineers — der Thread, mit dem alles begann: warum die Branche mit Nummern statt Maßen arbeitet

Das Gesetz wurde an zwei Stellen gelesen, im aktuellen Abschnitt auf der Cornell-Website und im gedruckten Text des United States Code auf govinfo; der wiedergegebene Wortlaut und die Spaltenköpfe stammen aus diesen Lektüren und sind hier übersetzt. Die Beziehung zwischen einer Unze pro Quadratfuß und einem Sechshundertvierzigstel Zoll ist unsere eigene Rechnung mit den sechs lesbaren Tabellenzeilen, kein Satz des Gesetzes, und die implizite Dichte von etwa 7 690 Kilogramm pro Kubikmeter folgt daraus, statt irgendwo gedruckt zu sein. Die Vergleichswerte von 7 850 für Baustahl und 2 700 für Aluminium sind übliche Werte, keine gesetzlichen, und dienen nur dazu, Richtung und ungefähre Größe des Effekts zu zeigen. Keine Dickentabelle für verzinktes, nichtrostendes oder Aluminiumblech wird hier wiedergegeben, denn diese stammen aus Werkstoffnormen, die wir nicht haben, und aus demselben Grund wird keine Zahl dafür genannt, wie stark eine Beschichtung die Grundmetalldicke verändert. Drahtlehre und Rohr-Schedule werden als eigene Systeme genannt, und aus keinem von beiden werden Werte zitiert. Die Formel für die Nummer der Maschinenschraube steht auf unserer früheren Seite und wird hier nicht wiederholt.