Nachricht

May 30, 2023

Einfacher Test ermittelt die Ursache für lockere Befestigungselemente

Zur Montage von Bauteilen werden häufig Schraubverbindungen verwendet. Das ist nicht verwunderlich,

Zur Montage von Bauteilen werden häufig Schraubverbindungen verwendet. Das ist nicht verwunderlich, da sie kostengünstig sind und gleichzeitig relativ einfach auf- und abzubauen sind. Schraubverbindungen sind während der gesamten Lebensdauer des Produkts äußerst zuverlässig – solange die Schraube fest angezogen bleibt. Leider lockern sich Schrauben im Betrieb oft und können zu Zuverlässigkeitsproblemen führen.

Das Lockern der Schraube kann auf Entspannung, Selbstlockerung oder eine Kombination aus beidem zurückzuführen sein.

Unter Selbstlockerung versteht man den Vorgang, bei dem sich Außen- und Innengewinde aufgrund äußerer Belastung relativ zueinander gegen den Uhrzeigersinn drehen. Auslöser dieser Art der Lockerung ist meist das wiederholte Abrutschen der Verbindung aufgrund umkehrender Scherbelastungen. Im Extremfall ist es möglich, dass sich der Bolzen völlig selbständig löst und der Bolzen ganz herausfällt.

Entspannung ist der Vorgang, bei dem sich das Außen- und Innengewinde nicht dreht und sich die Schraube dennoch lockert. Diese Art der Lockerung wird meist durch die plastische Abflachung bzw. Einbettung der tragenden Flächen verursacht. Die Oberflächen der Verbindungsschnittstelle und des Befestigungsgewindes scheinen glatt zu sein. Doch unter dem Mikroskop erkennt man, dass die Oberflächen aus Unebenheiten bestehen. Wenn die Passflächen zur Herstellung der Verbindung zusammengebracht werden, kommen die Unebenheiten in Kontakt und verformen sich plastisch. Während ein Großteil der Entspannung während des Anziehvorgangs auftritt, setzt sie sich auch nach dem Anziehen der Schraube und während der ersten Belastungszyklen fort. Da die meisten Schraubverbindungen nach der Erstmontage nicht nachgezogen werden, führt die im Betrieb auftretende Entspannung zu einer Lockerung.

Produkte werden üblicherweise unter simulierten oder tatsächlichen Betriebsbedingungen getestet, und nach dem Test werden häufig lose Schrauben entdeckt. Wenn lockere Schrauben entdeckt werden, ist es für den Ingenieur wichtig, die Art der Lockerung zu verstehen. Diese Informationen können als Leitfaden für den Ingenieur verwendet werden, um Konstruktionsänderungen vorzunehmen oder eine Schraubensicherungsmethode wie eine Keilsicherungsscheibe oder eine selbstklebende Schraubensicherung auszuwählen, die verhindert, dass sich die Verbindung bei der Inbetriebnahme löst.

Viele Unternehmen verlangen von Monteuren, dass sie den Kopf der Schraube oder Mutter mit einem Farbstreifen markieren, der auch als Drehmomentstreifen oder Zeugenmarkierung bezeichnet wird, um zu bestätigen, dass die Schraube mit dem richtigen Drehmomentwert angezogen wurde. Diese Technik ist ein wertvoller Schritt zur Qualitätssicherung. Was jedoch nicht allgemein bekannt ist, ist, dass Drehmomentstreifen auch verwendet werden können, um die Art der Schraubenlockerung zu erkennen, die während eines Tests aufgetreten ist – wenn der Farbstreifen bis auf die Verbindung ausgedehnt wird.

Eine Selbstlockerung kann nach dem Test leicht erkannt werden, indem nach Beweisen dafür gesucht wird, dass eine relative Bewegung gegen den Uhrzeigersinn zwischen dem Innen- und dem Außengewinde stattgefunden hat (siehe Tabelle).

Eine qualitative Messung der Entspannung in der Schraubverbindung kann auch mithilfe von Drehmomentstreifen erfolgen, wenn die Schraube nach der Prüfung wieder mit dem ursprünglichen Drehmomentwert angezogen wird. Wenn der Drehmomentstreifen nach dem erneuten Anziehen eine relative Bewegung im Uhrzeigersinn zwischen Innen- und Außengewinde zeigt, ist es wahrscheinlich, dass während des Tests eine Entspannung aufgetreten ist.

Hinweis: Um die Genauigkeit dieser Technik zu verbessern, sollten die Gewinde, die Schraube und der Mutternflansch vor der Montage geschmiert werden und zum Anziehen der Schraube oder Mutter ein kalibrierter Drehmomentschlüssel verwendet werden.

Das folgende einfache Testverfahren kann verwendet werden, um die Selbstlockerung und -entspannung einer Schraubverbindung festzustellen.

Um die richtigen Konstruktionsänderungen vorzunehmen oder die beste Gewindesicherungsmethode auszuwählen, ist es wichtig zu verstehen, ob sich eine Schraube aufgrund von Selbstlockerung, Entspannung oder einer Kombination aus beidem gelöst hat. Glücklicherweise kann ein einfacher Drehmomentstreifen verwendet werden, um die Art der aufgetretenen Schraubenlockerung zu erkennen.

Für weitere Informationen rufen Sie 952-843-2729 an oder besuchen Sie www.matrixenggrg.com.

Jon D. Ness, Chefingenieur, Matrix Engineering Consultants, Eden Prairie, MN. [email protected]