Das Wichtigste in Kürze
- Definition und Wirkprinzip: Eine Schraubverbindung verbindet mindestens zwei Bauteile mittels einer Schraube, wobei durch das Anziehen eine Zugkraft im Gewinde entsteht, die für die notwendige Klemm- bzw. Vorspannkraft sorgt.
- Aufgabe von Schraubverbindungen: Sie dienen dazu, mehrere Elemente so zu vereinen, dass sie sich wie ein Ganzes verhalten, und müssen dabei äußeren Einflüssen wie Temperaturänderungen und mechanischen Belastungen standhalten, ohne sich selbstständig zu lösen.
- Sicherheitsanforderungen: Eine Schraubverbindung gilt erst dann als sicher, wenn alle Belastungen berücksichtigt wurden und sie sich nicht von selbst löst; hierfür existieren Normen wie ISO 5393, DIN 1319 und VDI 2230, die Mindestanforderungen und Prüfstandards definieren.
Eine sichere Schraubverbindung ist die Grundlage zahlreicher Montageprozesse in den verschiedensten Industriezweigen.
Immer gleichbleibende Qualität und Sicherheit zu gewährleisten, gehört in jeder Firma zu einer der Hauptherausforderungen.
Versagt die Schraubverbindung an einem Bauteil, können die Konsequenzen gravierend sein – insbesondere wenn es in großem Maßstab produziert wurde.
Deshalb sind präventive Fehleranalysen, beispielsweise durch eine umfangreiche Qualitätssicherung, fester Bestandteil der Produktionsplanung.
Grundlage dafür ist stets die genaue Kenntnis der Anforderungen an jede Schraube, die zum Einsatz kommt.
Schraubverbindung: Definition und Wirkprinzip
Der Begriff „Schraubverbindung“ definiert den Vorgang, bei dem min. zwei Bauteile mittels einer Schraube zusammengefügt werden.
Ebenso zeichnet sich die Schraubverbindung in aller Regel dadurch aus, dass diese Beschädigungsfrei, d.h. ohne Risiko auf einen Materialschaden wieder gelöst werden kann.
Das Wirkprinzip basiert auf der Erzeugung einer Zugkraft im Gewinde, die durch das Anziehen mit einem entsprechenden Instrument (z.B. Schraubenzieher, EC-Schrauber) entsteht.
Die aus der Zugkraft resultierende Klemmkraft / Vorspannkraft sogt für eine feste Verbindung der Bauteile.
Das richtige Drehmoment
Da es schwierig ist die Klemmkraft zu ermitteln, wird in der Regel das Drehmoment gemessen, um zu überprüfen ob die Schraubverbindung den Montageanforderungen entspricht.
Aufgabe von Schraubverbindungen
Die Aufgabe von Schraubverbindungen ist das Vereinen von zwei oder mehr Elementen, sodass sie sich wie ein Ganzes verhalten.
Ein ganz klassisches Beispiel ist die Befestigung von Rädern am Fahrzeug. Dabei handelt es sich scheinbar um eine vergleichsweise einfache Schraubverbindung.
Dieser Eindruck täuscht, denn die befestigten Reifen müssen täglich erheblichen mechanischen Belastungen standhalten, um den Fahrer sicher von A nach B zu bringen.
Welche Auswirkungen eine zu gering angezogene Schraubverbindung in diesem Fall haben könnte, lässt sich erahnen.
Grundsätzlich gilt: Alle Kräfte und äußeren Einflüsse wie Temperaturänderungen, die auf verschraubte Bauteile einwirken, können elastische/plastische Verformungen und somit auch eine Bewegung zwischen den einzelnen Komponenten hervorrufen.
Diese Veränderungen müssen unbedingt berücksichtigt werden!
Sicher verschraubt
Eine Schraubverbindung gilt erst als sicher, wenn die Kombination aller Belastungen zu keinem selbsttätigen Lösen führt.
Um diese Sicherheit zu gewährleisten gibt es Richtlinien und Normen, die sich mit verschiedenen Aspekten der Schraubtechnik beschäftigen.
Dazu zählen:
- ISO 5393
- DIN 1319
- VDI 2230
Ziel der Normierung ist die genaue Definition der Einflussfaktoren und Mindestanforderungen an die zum Einsatz kommende Schraubtechnik.
Weiterhin unterliegen auch die Prüfung und Kalibrierung von Werkzeugen bestimmten Standards.
Weiterhin unterliegen auch die Prüfung und Kalibrierung von Werkzeugen bestimmten Standards.
Einflussfaktoren bei Schraubverbindungen: Die 5M Methode
Jede Schraubverbindung hat spezifische Eigenschaften, die durch verschiedene Faktoren beeinflusst werden können.
Um das zu verdeutlichen, wird gerne die 5M Methode genutzt.
Dabei handelt es sich um eine Variante des Ishikawa-Diagramms zur Ergründung von Ursache und Wirkung.
Diese 5 Faktoren können die Qualität einer Schraubverbindung beeinflussen:
| Faktor | Beispiel |
|---|---|
| Mensch | Wahl des falschen Werkzeuges führt zu einer unsicheren Schraubverbindung |
| Material | Qualitätsschwankungen in der Materialzusammensetzung |
| Maschine | Fehlfunktionen, die nicht sofort entdeckt werden |
| Mitwelt | Destabilisierung der Schraubverbindung durch äußere Einflüsse, wie z.B. Kälte oder Wärme |
| Methode | Montagemethode und Material passen nicht zusammen |
Für Unternehmen ist der größte Faktor für das Gelingen von Produktionsprozessen immer noch der Mensch.
Auf Schraubverbindungen bezogen, kann eine entsprechende Qualifizierung dazu führen, dass diese Fehlerquelle auf ein Minimum reduziert wird oder sich sogar noch Potentiale für die Qualitätssteigerung oder auch Kostenreduzierung ergeben.
Aus diesem Grund sind kontinuierliche Schulungen, die auf spezifische Arbeitsprozesse und die verwendeten Werkzeuge ausgerichtet sind, sehr wichtig.
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Häufig gestellte Fragen (FAQ) zu Schraubverbindungen
Gängige Fragen kurz und knapp beantwortet.
1. Was sind die Hauptursachen für das Versagen von Schraubverbindungen?
Häufige Ursachen sind unzureichende Vorspannkraft, Setzerscheinungen, Vibrationen, Temperaturwechsel und Korrosion, die zum Verlust der Klemmkraft führen können.
2. Wie kann die Vorspannkraft einer Schraubverbindung sichergestellt werden?
Durch präzises Anziehen mit dem vorgeschriebenen Drehmoment, Verwendung geeigneter Schmiermittel und regelmäßige Kontrolle kann die erforderliche Vorspannkraft aufrechterhalten werden.
3. Welche Sicherungselemente verhindern das Lösen von Schrauben?
Zu den effektiven Sicherungselementen gehören Keilsicherungsscheiben, selbstsichernde Muttern, Schraubensicherungslacke und Gewindeklebstoffe, die ein unbeabsichtigtes Lösen verhindern.
4. Was ist der Unterschied zwischen kraftschlüssiger und formschlüssiger Schraubensicherung?
Kraftschlüssige Sicherungen erhöhen die Reibung (z. B. durch Vorspannung), während formschlüssige Sicherungen mechanische Verhakungen nutzen (z. B. Splinte oder Sicherungsbleche).
5. Wie wirken sich Vibrationen auf Schraubverbindungen aus?
Vibrationen können die Vorspannkraft reduzieren und zum selbsttätigen Lösen der Verbindung führen, weshalb spezielle Sicherungsmaßnahmen erforderlich sind.
6. Welche Rolle spielt die Reibung beim Anziehen von Schrauben?
Die Reibung beeinflusst das Verhältnis zwischen Anziehdrehmoment und resultierender Vorspannkraft; unkontrollierte Reibwerte können zu ungenauen Vorspannungen führen.
7. Was sind Setzerscheinungen und wie können sie kompensiert werden?
Setzerscheinungen entstehen durch plastische Verformung der Kontaktflächen und führen zum Verlust der Vorspannkraft; sie können durch Nachziehen oder den Einsatz federnder Elemente kompensiert werden.
8. Welche Normen sind für die Auslegung sicherer Schraubverbindungen relevant?
Relevante Normen umfassen DIN 25201 für Schraubensicherungen und VDI 2230 für die Berechnung hochbeanspruchter Schraubenverbindungen.
Hinweis: Dieses FAQ dient der allgemeinen Information und ersetzt keine individuelle Beratung. Für spezifische Anliegen wenden Sie sich bitte an einen Fachberater.
