#2 | 2019
SYN] Magazin
18/22

Effizient verschrauben

Einführung in die Schraubtechnik

Einfach „nur“ verschrauben? Wir kennen das alle aus den eigenen vier Wänden. Schnell ein paar Schrauben reingedreht und das Mobiliar steht. In der industriellen Fertigung ist es oftmals jedoch nicht so einfach. Selbst, wenn keine sicherheitskritischen Verschraubungen vorliegen, lose Bauteile führen fast immer zu erhöhten Rückruf-, Garantie- und Nacharbeitskosten. Egal, ob sich Ihre Schraubverbindungen lösen oder die Schrauben beim Anziehen abreißen – mit Effizienz hat das nichts zu tun. 

Im schlimmsten Fall führt eine fehlerhafte Verschraubung sogar zu einer Gefahr für Leib und Leben. Denken Sie beispielsweise an ein Auto, bei dem sich bei erhöhter Geschwindigkeit die Radaufhängung löst. Was bedeutet es also, effizient zu verschrauben? Die Antwort hierauf liegt in der Physik. Machen wir also einen kleinen Exkurs. >>
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1. Das Drehmoment 

Um eine Schraube in ein Gewinde drehen zu können, muss „Kraft“ in Form von Drehmoment aufgebracht werden. Mit dem richtigen Drehmoment wird die Schraube derart weit angezogen, dass die Verbindung dauerhaft und sicher hält. Das aufzuwendende Drehmoment ist dabei ebenfalls abhängig von verschiedenen Kräften, welche auf die Schraube wirken.


Die Klemmkraft entsteht in der Trennfuge durch den Aufbau des Drehmoments, wodurch die Bauteile zusammengepresst werden. Genau entgegengesetzt und parallel zur Klemmkraft verläuft die Zugkraft. Sie zieht die Verbindung auseinander. Zusätzlich werden Scherkräfte von den verbundenen Bauteilen übertragen. Wenn sich die Komponenten gegeneinander verschieben, ziehen sie seitlich an der Verbindung und belasten so die Schraube. Eine sichere Verbindung sollte derart bemessen sein, dass die Klemmkraft zwischen den Komponenten stärker ist als die Zug- und Scherkräfte. Die Vorspannkraft entspricht der Belastung in der Schraube nach dem Anziehen. Sie muss groß genug sein, um die gesamte Last aufzunehmen, für welche die Verbindung ausgelegt ist. Andernfalls kann sich die Schraubverbindung unter der Belastung lösen. Die Schraube bricht.

2. Der Drehwinkel

Eine höhere Stufe der Qualitätssicherung lässt sich erreichen, indem neben dem Drehmoment auch der Drehwinkel gemessen wird. In komplexeren Montageprozessen wird der Winkel für den Anzug in die Streckgrenze einer Schraubverbindung verwendet. Die Streckgrenze markiert den Übergang in den plastischen Bereich der Schraube. Hier lässt sich eine Verformung der Schraube nicht mehr rückgängig machen.


3. Die Reibung

Neben den verschiedenen Kräften spielt zudem Reibung eine wichtige Rolle. Denn die Kraft des Drehmoments muss die Unterkopfreibung und die Reibung zwischen den Gewindegängen der Schraube und der Mutter überwinden. Diese Reibung ergibt sich unter anderem durch das Material und die Oberflächenbeschaffenheit (z.B. Beschichtung oder Schmierung). Bei einer ungeschmierten Verschraubung fließen beispielsweise lediglich 10 Prozent des eingebrachten Anzugsdrehmomentes in die Klemmkraft ein. Die restlichen 90 Prozent fließen in die Reibung.

4. Das Setzverhalten

Jede Schraubverbindung weist zudem Setzerscheinungen nach erfolgtem Anziehen auf. Das geschieht allerdings sehr schnell: Schon nach weniger als 30 Millisekunden ist die Klemmkraft in der Verbindung geringer als unmittelbar nach dem Schrauben. Bei Verbindungen mit elastischen Komponenten (weicher Schraubfall) kann diese Lockerung sehr deutlich ausfallen. Bei harten Schraubfällen dagegen geringer. In beiden Fällen kann eine spezielle Anzugssequenz oder nachträgliches Anziehen erforderlich sein.

Die Antwort? Schraubfallanalyse!

Eine Schraubfallanalyse ist die optimale Methode, um die Ursache für fehlerhafte Verschraubungen aufzudecken und die richtige Anzugsstrategie für sicherheits- bzw. prozesskritische Verschraubungen zu ermitteln. Hierzu verfügt Atlas Copco Tools über ein speziell eingerichtetes Schraublabor, in dem wir mithilfe vielfältiger Messverfahren das Verhalten eines Schraubfalls unter realen Bedingungen ermitteln können. Abschließend erhalten Sie von uns die Ergebnisse und entsprechenden Empfehlungen zur Optimierung Ihrer Schraubverbindungen. Gerne unterstützen wir Sie auch bei der Implementierung eines Produktionsstandards. Hierbei kann zum Beispiel eine individuelle Ausarbeitung und Dokumentation von Prüfprozessvorschriften von Vorteil sein.

Der Faktor „Mensch“

Nicht zu unterschätzen ist in diesem Zusammenhang der Faktor Mensch. Nicht nur das Wissen drüber, was eine sichere Schraubverbindung ausmacht sondern auch, wie man eine Verschraubung korrekt ausführt, können ausschlaggebend sein. Mit unseren anwendungsorientierten Seminaren und Trainings rund um das Thema Schraubtechnik unterstützen wir die nachhaltige Kompetenzentwicklung Ihrer Mitarbeiter. So lassen sich zum Beispiel bedienerverursachte Werkzeugausfälle und Verschraubungsfehler vermeiden und die Sensibilität für Qualitätsanliegen erhöhen. 

Werfen Sie einen Blick in unseren neuen Trainingskatalog und wählen Sie das passende Training für sich und Ihr Unternehmen aus.

Know-how von Atlas Copco Tools 

Industrielle Schraubtechnik ist ein komplexes Thema. Wir haben die richtigen Leute für Sie. Mit unserem Team aus Schraubtechnik-Spezialisten deckt Atlas Copco Tools Optimierungspotenziale im Bereich der Schraubtechnik auf und unterstützt Sie dabei, Ihre Produktion hinsichtlich Qualität und Effizienz zu perfektionieren.
Kontaktieren Sie uns gern bei Interesse unter syn.magazin@de.atlascopco.com