Schrauben Verschrauben ohne Reibungsverluste

Redakteur: Juliana Schulze

Die ITH-Stretchmethode von ITH wird immer dann eingesetzt, wenn Schrauben parallel vorgespannt werden müssen. Mit ihr kann eine reproduzierbare Vorspannkraft mit einer engen Toleranz von ± 2,5 Prozent erreicht werden.

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An einem Großwälz-Lager müssen die Schrauben sehr genau reproduzierbar und prallel vorgespannt werden. Die ITH-Stretchmethode hilft mit einer Genauigkeit von ± 2,5 Prozent dies zu realisieren. Bild: ITH
An einem Großwälz-Lager müssen die Schrauben sehr genau reproduzierbar und prallel vorgespannt werden. Die ITH-Stretchmethode hilft mit einer Genauigkeit von ± 2,5 Prozent dies zu realisieren. Bild: ITH
( Archiv: Vogel Business Media )

Die zum Vorspannen erforderliche Schraubenlängung wird in der Praxis mit drehenden oder ziehenden Werkzeugen aufgebracht. Drehende Werkzeuge arbeiten zum einen nach dem reibungsbehafteten Drehmomentverfahren oder nach der Drehwinkelmethode. Bei ziehenden Werkzeugen wird die Schraube, durch hydraulisches Längen des Schraubenbolzens, torsions- und reibungsfrei mit einem Schraubenspannzylinder nach der ITH-Stretchmethode angezogen.

Bei der konventionellen Methode wird die Vorspannkraft durch das Montageanziehmoment des Drehwerkzeugs reibungsbehaftet durch Verdrehen der Mutter oder der Schraube aufgebracht. Hierfür muss das Drehmomentwerkzeug das Gewindesteigungsmoment sowie die Reibungswiderstände im Gewinde und unter der Auflagefläche überwinden.

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Kopfreibungsmoment sorgt für Anziehmoment-Verluste von 90 %

Das Montageanziehmoment setzt sich aus Gewindereibmoment, dem Kopfreib- und Gewindesteigungsmoment zusammen: Das Gewinde- und das Kopfreibungsmoment sind Verluste, die bis zu 90 Prozent des Anziehmomentes betragen. Somit ist die Montage-Vorspannkraft abhängig von den schwankenden Reibungszahlen im Gewinde und unter dem Kopf.

Die Reibungszahl kann nach der Reibklasse B zwischen 0,08 und 0,16 liegen, wodurch die Vorspannkraft um 100 Prozent variieren kann. Für den Fall, dass Schrauben mit beschädigtem Gewinde verwendet werden oder dass die Auflagefläche unter dem Schraubenkopf verunreinigt ist, kann die Vorspannkraft um weitere unkontrollierbare Werte schwanken. Für beide Verfahren ist deshalb zwingend erforderlich, dass die Gewinde der Schrauben keine Beschädigungen aufweisen und die Auflageflächen vor dem Verschrauben gesäubert werden. Zusätzlich müssen beim drehenden Verfahren die Verbindungselemente geschmiert werden, da ansonsten die Gefahr der Kaltverschweißung „Fressen“ besteht.

Schwankende Reibwerte beanspruchen Verbindungselemente stark

Bei Flanschverbindungen, die nach dem Drehmomentverfahren angezogen wurden, treten häufig beispielsweise Leckagen auf. Bei größeren Anlagen müssen dann unplanmäßige Stillstände durchgeführt werden, die die Anlagenverfügbarkeit erheblich reduzieren und somit Mehrkosten verursachen. Des weiteren werden die Verbindungselemente während der Montage durch die schwankenden Reibwerte zu stark beansprucht, sodass die Elemente öfter ausgetauscht werden müssen.

Teil 2: Schrauben werden bei der ITH-Stretchmethode nur rein achsial beansprucht

ITH-Strechtmethode beansprucht Schrauben nur rein achsial

Will man die Schraube durch ein Drehmoment lösen, muss aufgrund des größeren Reibwerts ein höheres Drehmoment aufgebracht werden. Dabei können die Schrauben und die Werkzeuge beschädigt werden. Bei der ITH-Stretchmethode hingegen „werden die Schrauben rein achsial beansprucht und müssen deshalb seltener ausgetauscht werden“, erklärt ITH-Geschäftsführer Frank Hohmann. „Die Verbindung fokussiert ihre Funktion damit auf das Wesentliche: Das exakte Einhalten der Vorspannkraft.“ Schrauben, die nach der ITH-Stretchmethode vorgespannt werden, erzielen eine reproduzierbare Vorspannkraft mit einer engen Toleranz von ± 2,5 %. Vorraussetzung für den Einsatz der ITH-Stretchmethode ist ein Gewindeüberstand von 0,8 bis 1,0 x Gewindedurchmesser oberhalb der Mutter.

ITH-Strechtmethode eignet sich für parallel vorgespannte Schrauben

Ein Schraubenspannzylinder wird auf das überstehende Gewinde aufgeschraubt. Von einem Hydraulik-Aggregat wird ein Hydraulikdruck aufgebracht und somit der Schraubenbolzen torsions- und reibungsfrei gelängt. Der hydraulische Druck des Schraubenspannzylinders ist direkt proportional zur Vorspannkraft des Schraubenspannzylinders bzw. zur Schraubenvorspannung. Ist der erforderliche Hydraulikdruck erreicht, wird die Mutter durch einen Handdrehmomentschlüssel mit einem definierten Drehmoment beigedreht. Die ITH-Stretchmethode wird in erster Linie dort eingesetzt, wo Schrauben sehr genau reproduzierbar und parallel vorgespannt werden müssen. Dies ist beispielsweise an Großwälz-Lagern mit bis zu zehn Metern Durchmesser in Öl- und Gasindustrie erforderlich. Die Verbindungen sind hier enormem Belastungen ausgesetzt, wie beispielsweise auch bei Gehäuseverschraubungen im Kompressoren- oder Maschinenbau.

Sind die Verbindungen temperaturbelastet, lassen sie sich auch nach Jahren einwandfrei mit der ITH-Stretchmethode lösen, da die Schrauben rein achsial gelängt wurden. (jus)

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