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Schrauben

Was bei Schraubverbindungen zu beachten ist

| Redakteur: Stefanie Michel

Die Schraube ist ein universelles Verbindungselement und ist in den unterschiedlichsten Formen erhältlich. Doch für eine richtig ausgelegte Schraubverbindung sind Kenntnisse zu den Montageverfahren, den Sicherungsmethoden, der Schraubeneigenschaften und der Berechnung nötig.

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Die elastisch verformte Schraubenverbindung wirkt wie eine harte Feder und ist gegen Losdrehen kraftschlüssig gesichert, solange diese Federvorspannung zum Beispiel durch Kriechen (langsame plastische Verformung) nicht abgebaut wird.
Die elastisch verformte Schraubenverbindung wirkt wie eine harte Feder und ist gegen Losdrehen kraftschlüssig gesichert, solange diese Federvorspannung zum Beispiel durch Kriechen (langsame plastische Verformung) nicht abgebaut wird.
( Bild: Böllhoff )

Die Schraubenverbindung ist nach wie vor die klassische Methode, um Bauteile miteinander zu verbinden. Obwohl viele Normen und Richtlinien zu diesem Thema existieren und die grundsätzliche Wirkungsweise quasi selbsterklärend ist, treten in der Praxis immer wieder Probleme bei der Anwendung dieser Verbindungselemente auf. Um diese möglichst zu vermeiden, müssen bereits bei der Auslegung der Schraubverbindung deren charakteristische Eigenschaften berücksichtigt werden.

Vorspannkraft beachten

Bei einer konventionellen Schraubenverbindung werden zwei oder mehrere Bauteile durch Form- und Kraftschluss miteinander verbunden. Das bei der Montage aufgebrachte Anzugsmoment erzeugt in der Schraube eine Vorspannkraft, die die Bauteile gegeneinander verspannt und somit in allen Trennfugen einen Reibschluss hervorruft. Bei einer richtig ausgelegten Schraubenverbindung ist diese Vorspannkraft so groß, dass alle auftretenden Belastungen nicht zu einer Relativbewegung zwischen den Bauteilen führen, sich die montierten Komponenten also wie ein Teil verhalten. Andererseits darf die Vorspannkraft nicht so groß gewählt werden, dass im Betriebsfall zulässige Spannungen überschritten werden.

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Bestimmend für die richtige Auslegung einer Schraubenverbindung sind bei gegebenen Bauteilen neben den Platzverhältnissen und Montagemöglichkeiten vor allem die optimale Gestaltung der Verbindungselemente selbst. Dabei stehen eine große Vielzahl von verschiedenen Abmessungen, Normen, Werkstoffen und Festigkeitsklassen zur Verfügung. Dem Anwender obliegt die Aufgabe, die richtigen Fügeelemente für die von ihm festzulegende Vorspannkraft zu wählen.

Für den Einsatz von metrischen Schrauben findet sich eine sehr detaillierte Anweisung für die Auslegung und Berechnung in der VDI-Richtlinie 2230.

Geeignete Schraube verhindert selbsttätiges Lösen der Verbindung

Alle auftretenden Kräfte rufen Verformungen und eventuell Verschiebungen an den verschraubten Bauteilen hervor. Solange die Summe aller Belastungen nicht zu einem Versagen bei einem der Bauteile führt, verhält sich eine verschraubte Baugruppe wie ein Teil. Bei dynamischen Belastungen – besonders bei Vibrationen – können sich Schraubenverbindungen lösen, obwohl zulässige Werte nicht überschritten werden. Außerdem kann es durch Setz- und Kriechvorgänge zu einem deutlichen Verlust an Vorspannkraft kommen. In allen diesen Fällen spricht man vom selbsttätigen Lösen. Um zu verhindern, dass so die Funktion der Verbindung verloren geht, ist ein geeignetes Sicherungselement zu wählen.

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