Was ist bei der Wiederverwendung von Schraubenverbindungen zu beachten?

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Im Werk wird eine Schraube ohne Schmierung montiert und alles funktioniert einwandfrei – bis sie zum ersten Mal gelöst wird und wiederverwendet werden soll. Ab hier nehmen die Probleme ihren Lauf. Warum?

In the designing process an engineer sets the preload range for a joint, as shown in Figure 1 — so the parts don’t open or start to slide, and that the yield strength will not be exceeded on any of the parts. The friction coefficients are a part of the calculation to find the nominal torque needed to achieve the correct preload.

Die Kontaktfläche der Schraube wird beim erstmaligen Anziehen aufgrund der Oberflächenrauhigkeit und durch Unregelmäßigkeiten eingeebnet. What happens during reuse is that the friction increases because of the bigger contact area generated at the 1st tightening. In der Folge braucht es ein höheres Anzugsdrehmoment, um die gleiche Vorspannkraft wie beim ersten Anziehvorgang zu erreichen. Wird bei der Wiederverwendung der Schraube dagegen nur das ursprünglich empfohlene Anzugsdrehmoment angewendet, ist das Ergebnis eine geringere Vorspannung.

Abbildung 1

Anziehen ohne Schmierung
Das Diagramm in Abbildung 2 zeigt eine Schraube der Güteklasse M12 8.8, die zum ersten Mal angezogen und danach ohne Schmierung wiederverwendet wurde. Der Vorspannbereich des Ingenieurs ist blau markiert. Beim ersten Anziehen liegt der Wert eindeutig innerhalb dieses Bereichs und alles funktioniert einwandfrei. Aufgrund von Reibungseffekten ist allerdings bei der ersten Wiederverwendung des Verbindungselements ein höheres Anzugsmoment erforderlich, um die nötige Vorspannkraft zu erhalten. Ein Beispiel dafür könnte eine Maschine sein, die seit der Lieferung vom Hersteller problemlos funktioniert. Dann folgt etwa nach einem Jahr die erste Wartung. Wird die Schraube nach den Anweisungen des Herstellers wiederverwendet und auf das vermeintlich richtige Drehmoment angezogen, liegt die erreichte Vorspannkraft unter dem ursprünglich vom Ingenieur festgelegten Bereich. Und damit beginnen die Probleme. Die Vorspannkraft ist zu gering und die Verbindungselemente können sich verschieben, wodurch es zu einer Lockerung der Verbindung und/oder zum Bruch der Schraube kommt.

Figure 2 and 3

Fazit
Die Wiederverwendung von Schraubverbindungen ohne entsprechende Schmierung gleicht mitunter einem Glücksspiel. Es kann verschiedene Gründe geben, auf die Schmierung zu verzichten, beispielsweise zeitliche oder hygienische Faktoren. Dabei darf allerdings nicht vergessen werden, dass der Abfall der Vorspannung zwischen dem erstmaligen Anziehen und der ersten Wiederverwendung ohne Schmierung sehr groß sein und auch sehr stark variieren kann. Anders ausgedrückt: Die erreichte Vorspannkraft lässt sich nicht genau vorhersagen. Ist eine Schmierung nicht möglich oder erwünscht, wäre es sicherer, die Verbindungselemente jedes Mal zu wechseln, anstatt sie wiederzuverwenden. Bei Wiederverwendung wird dagegen dringend eine gute, gleichmäßige Schmierung empfohlen. Dafür ist es sehr wichtig, dass die Schrauben zunächst gereinigt und dann erneut mit derselben Schmierung versehen werden. Dadurch werden die ursprünglichen Reibungsbedingungen wiederhergestellt und die Klemmkraft bleibt innerhalb des definierten Bereichs (siehe Abbildung 3).

Beim erstmaligen Schmieren sollte darauf geachtet werden, das Anzugsmoment an die neuen Reibungsbedingungen und -werte anzupassen. If you need assistance, please contact Nord-Lock Group experts@nord-lock.com