Die Experten: Lockern vorbeugen

F: Warum stellt das Lockern einer Schraubenverbindung ein zunehmendes Problem dar?
A: Einer der Hauptgründe für das Versagen einer Schraubenverbindung ist die Lockerung, die zu einem Verlust der Vorspannung führt und in drei Gruppen unterteilt werden kann: Setzerscheinungen, Relaxation und Kriechen.

Setzerscheinungen stehen im Zusammenhang mit der Rauheit und den Unregelmäßigkeiten der Oberfläche. Der Druck, der nach dem Vorspannen auf die verschraubten Oberflächen ausgeübt wird, bewirkt, dass eventuelle Oberflächenunregelmäßigkeiten eingeebnet werden. Daraus resultiert ein Verlust der Vorspannung, da die Teile durch die Ebnung weniger fest miteinander verbunden sind. Ist der Verlust der Vorspannung groß genug, kann sich die Schraubenverbindung lockern. Eine geringe Vorspannung erhöht zudem das Risiko von Ermüdungsversagen.

Relaxation tritt auf, wenn sich das Material im Laufe der Zeit verfestigt und somit einen weiteren Vorspannungsverlust zur Folge hat. Vor allem bei Materialien wie Polymere, Kompositstoffe, Kupfer und weichen Metallen tritt dies häufig auf.

Kriechen ist die Tendenz eines festen Materials, sich unter Beanspruchung langsam zu bewegen oder permanent zu verformen. Es tritt als Folge von langfristigen, hohen Beanspruchungen auf, die unterhalb der Streckgrenze des Materials liegen. Das Kriechen findet verstärkt in Materialien statt, die über einen langen Zeitraum hohen Temperaturen (nahe der Rekristallisierungstemperatur) ausgesetzt werden. Generell nimmt das Kriechen mit steigender Umgebungstemperatur zu.

Heute werden immer mehr Schraubenverbindungen extremen Bedingungen wie höheren Geschwindigkeiten, hohen Temperaturen und höheren Belastungen ausgesetzt. Würden die Komponenten heute noch ganz traditionell aus Stahl hergestellt, wären sie unhandlich und schwer. Um das Gesamtgewicht zu reduzieren, werden heutzutage Komponenten aus Kompositstoffen, Kunststoffen oder Aluminium hergestellt. Daher stellt das Lockern einer Schraubenverbindung ein immer größer werdendes Problem dar. Nord-Lock hat die X-series Keilsicherungsfederscheiben entwickelt, um diesem Lockern entgegenzuwirken. Konstrukteure und Designer müssen sich nun nicht länger Gedanken machen, wie sie dieses Lockern in Schraubenverbindungen kompensieren können.

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