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Das Aus für Chrom-VI-beschichtete Schrauben

| Redakteur: Sandra Häuslein

Spätestens ab September 2017 müssen Betriebe von Chrom-VI-beschichteten Verbindungselementen auf Alternativen umsteigen – denn der Werkstoff gilt als krebserregend. Substitute bringen andere Eigenschaften mit, die sich auf die Schraubverbindungen auswirken. Atlas Copco Tools hilft bei der Umstellung.

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Seit September dieses Jahres sind Chrom-VI-beschichtete Schrauben nicht mehr erlaubt oder werden zu teuer. Atlas Copco Tools hilft bei der Umstellung auf Alternativen.
Seit September dieses Jahres sind Chrom-VI-beschichtete Schrauben nicht mehr erlaubt oder werden zu teuer. Atlas Copco Tools hilft bei der Umstellung auf Alternativen.
(Bild: Atlas Copco Tools)

Chrom VI steht in der Europäischen Union seit über zehn Jahren als Werkstoff auf der Abschussliste. Das Material wird u.a. für die Beschichtung von Schrauben verwendet, weil es einen guten Korrosionsschutz bietet und besonders verschleiß- und abriebfest ist. Aber es steht in Verdacht, krebserregend zu sein. Seit 2006 dürfen in der EU keine Elektrogeräte erstmals in Verkehr gebracht werden, die Blei, Cadmium, Chrom VI oder Quecksilber enthalten. Seit 2007 gilt auch in der Automobilindustrie ein generelles Verwendungsverbot von Chrom VI. Alle anderen, die den Werkstoff weiter eingesetzt haben, müssen seit September 2017 Alternativmaterialien verwenden. Denn die Umstellungsfrist endete. Laut Europäischer Chemikalienverordnung REACH darf der Stoff nun nur noch auf Antrag und nach besonderer Zulassung verwendet werden.

Strenge Auflagen und hohe Kosten

Auch galvanisch verzinkte Verbindungselemente mit Chromatierungsüberzug stehen nun kaum noch für die Montage zur Verfügung. Laut REACH dürfen Erzeugnisse zwar weiter eingesetzt werden, sofern sie weniger als 0,1 % Chrom VI enthalten. Bei der Beschichtung von Schrauben wird aber der Werkstoff in Reinform verwendet – und dies ist nur noch mit besonderer Zulassung unter strengen Auflagen möglich. Die damit verbundenen hohen Kosten machen die Herstellung von Chrom-VI-beschichteten Schrauben schlicht unwirtschaftlich.

„Unternehmen, die in der Montage dann Schrauben mit anderen Oberflächen einsetzen, müssen wissen, dass sich dies auf ihren Schraubfall auswirkt“, erklärt Lutz Tünnermann, Experte für Produktionsoptimierung bei Atlas Copco Tools, „und damit auf ihre Produkte und ihre Produktion.“ Denn die Chrom-VI-Beschichtung habe bestimmte Eigenschaften, die kein anderes Material exakt mitbringe. Bei alternativen Beschichtungsmethoden gibt es manchmal erhebliche Differenzen in der Kopf- und Gewindereibung, wie Messungen im Testlabor ergeben haben, weiß der Experte. Daher gelte es, spezielle Schraubfälle zu analysieren und die Parameter anzupassen.

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Testverschraubungen virtuell überprüfen

Mit der Software Tight-Sim ist Atlas Copco in der Lage, mit einer dynamischen Montagesimulation binnen Sekunden bis zu 250 Testverschraubungen virtuell zu überprüfen. Auf der Grundlage von zehn Bauteilen und einer Musterauswahl der vorgesehenen Schrauben könnten damit realitätsnahe Ergebnisse erzielt werden, die über Schraubqualität und mögliche Taktzeiten Aufschluss geben.

Wichtige Schraubfälle untersuchen

„Wir haben aktuell für einen unserer Kunden wichtige Schraubfälle untersucht und Vorspannkraftmessungen durchgeführt sowie die Verbaubarkeit der neuen Schrauben in der Produktion geprüft“, sagt Lutz Tünnermann. „Anhand der Ergebnisse kann der Kunde seine Maßnahmen bei der Einführung der neuen Schraubenbeschichtungen steuern.“ Für das Unternehmen standen bei den Messungen abgesicherte Reibwertangaben im Fokus und welche Vorspannkräfte sich für die kritischen Schraubfälle daraus ableiten. Diese mussten mit den Eckwerten der konstruktiven Auslegung übereinstimmen. Der Kunde wollte außerdem möglichst wenig an seinen Schraubsystemen verändern. „Die gute Nachricht ist: Es muss nicht immer alles neu eingestellt werden, wenn ein Unternehmen von Chrom-VI-Schrauben auf Alternativen umstellt“, betont Tünnermann.

Atlas Copco bietet zum Thema verschiedene Dienstleistungen an – von der Designprüfung bis zur Schraubfallanalyse. Dafür nutzt das Unternehmen beispielsweise das Simulationsprogramm Tight-Sim. Damit ist es eigenen Angaben zufolge in der Lage, bei einer dynamischen Montagesimulation binnen Sekunden bis zu 250 Testverschraubungen virtuell zu überprüfen. Auf der Grundlage von zehn Bauteilen und einer Musterauswahl der vorgesehenen Schrauben sollen sich damit realitätsnahe Ergebnisse erzielen lassen, die über Schraubqualität und mögliche Taktzeiten Aufschluss geben.

Schraubeigenschaften errechnen und simulieren

„Tight-Sim errechnet und simuliert, was sich alles ändert, wenn etwa Reibwert oder Schraubenhärte steigen“, erklärt Lutz Tünnermann. „Wir können neben der Frage nach der Klemmkraft ebenso klären, welche Anziehmethode das Ergebnis verbessern kann oder wie sich die Änderung der Schrauberdrehzahl auf das Setzverhalten auswirkt.“ Mit diesen Aussagen will Atlas Copco im Übrigen nicht nur Unternehmen unterstützen, die sich auf das Chrom-VI-Verbot vorbereiten. Auch im Vorfeld der Produktion sollen Konstrukteure damit wichtige Erkenntnisse erlangen.

Neben diesem sehr speziellen Thema analysiert Atlas Copco Tools jedweden Montageprozess – auch direkt an der Fertigungslinie. Die Schraubspezialisten erstellen dann auf der Grundlage der gewonnenen Daten maßgeschneiderte Vorschläge zur Optimierung der Fertigung. (sh)

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