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Was bei Schraubverbindungen zu beachten ist

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Durch eine Schraubenverbindung soll eine definierte Vorspannkraft erzeugt werden, deren Einhaltung bei der Montage in der Regel nicht direkt kontrollierbar ist. Stattdessen wird häufig mit einem vorgegebenen Anzugsmoment verschraubt. Ob die gewünschte Vorspannkraft damit erreicht wird, hängt entscheidend davon ab, ob die eingesetzten Montagewerkzeuge ausreichend genau arbeiten, und ob der Reibungseinfluss so groß ist, wie bei der Auslegung angenommen. So kommt es, dass von der Oberflächenbehandlung der Schraube nicht nur ein guter Korrosionsschutz erwartet wird, sondern auch die Einhaltung eines definierten Reibwertfensters. Erst wenn alle am Verschraubungsprozess beteiligten Einflussgrößen ausreichend genau beherrscht werden, kann von einer prozesssicheren Montage gesprochen werden.

Schraube möglichst stark vorpannen

Bei der Montage wird eine Vorspannkraft aufgebracht, die zu einer elastischen Verlängerung der Schraube und zu einer Verkürzung der Bauteile führt. Man kann sich dabei die Schraube wie eine Zugfeder, und die verbundenen Komponenten wie eine Druckfeder vorstellen. Eine im Betrieb auftretende zusätzliche Kraft verteilt sich entsprechend der Elastizität der verbundenen Teile. Bei Zugbeanspruchung nimmt die Belastung der Schraube nur gering zu, die verbleibende Klemmkraft nimmt aber umso stärker ab. Die durch die Vorspannkraft hervorgerufenen elastischen Dehnungen bzw. Stauchungen der Bauteile führen dazu, dass beim Auftreten einer Betriebslast der Reibschluss zwischen den Bauteilen erhalten bleibt. Dafür ist es notwendig, die Schraube möglichst stark vorzuspannen, um möglichst viel der elastischen Dehnung nutzen zu können. Aus diesen Überlegungen ergibt sich, dass die größere Belastung der Schraube aus der Vorspannung bei der Montage herrührt, und die eigentliche Betriebslast nur sehr selten zu einer Überlastung der Schraube führt.

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Einsatz gewindefurchender Schrauben bei Auslegung mit berücksichtigen

Wegen ihrer wirtschaftlichen Vorteile sind so genannte Direktverschraubungen von zunehmender Bedeutung. Dabei handelt es sich um spezielle Schrauben, die in der Lage sind, sich ihr Gegengewinde selbst zu formen oder zu furchen. Damit entfällt bei dieser Form von Schrauben die Notwendigkeit, eine Gewindebohrung oder ein Mutternelement bereitzustellen. Schraubenverbindungen nach diesem Prinzip können qualitativ konventionellen Verbindung ebenbürtig sein, allerdings machen es die besonderen Eigenschaften gewindefurchender Schrauben erforderlich, diese bereits bei der Auslegung und bei der Montage hinreichend zu berücksichtigen. Mit Hilfe von Einschraubversuchen können die Prozessparameter optimal ermittelt werden.

Für den Einsatz in metallischen Werkstoffen sind diese Elemente in der DIN 7500 bzw. DIN 267 Teil 30 bereits genormt, und auch bei der Verwendung in Kunststoffen und bei Dünnblechen (bis 2 mm Blechdicke) hat sich das Verfahren der Direktverschraubung bereits etabliert.

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