Schraubverbindungen spielen eine zentrale Rolle in der Industriemontage. Ob bei der Konstruktion von Maschinen, der Montage von Fahrzeugen oder der Fertigung technischer Geräte: Sie bieten eine flexible Möglichkeit, Bauteile sicher miteinander zu verbinden. Ein großer Vorteil: Klassische Schraubverbindungen sind wieder lösbar, weshalb auch im Kontext moderner Kreislaufwirtschaft ein besonderes Augenmerk auf ihnen liegt.

Wir möchten auf die verschiedenen Arten von Schraubverbindungen eingehen, Anwendungsbereiche und Herausforderungen darstellen und liefern Best Practices für eine optimale Schraubmontage.

 

Arten von Schraubverbindungen

Schraubverbindungen lassen sich je nach ihrer mechanischen Funktion in mehrere Kategorien einteilen:

  • Stoffschlüssige Verbindungen: Bei dieser Art der Schraubensicherung füllen Kleb- oder Dichtstoffe die Zwischenräume im Gewinde aus, um die Schraube an Ort und Stelle zu halten. Es entsteht eine dauerhafte Verbindung, die sich nicht ohne weiteres lösen lässt.

  • Formschlüssige Verbindungen: Hier sorgt die geometrische Form bzw. eine spezielle Konstruktion der Verbindungselemente für Halt, wie etwa bei Nut-Feder-Systemen.

  • Kraftschlüssige Verbindungen: Zu dieser Gruppe gehört die klassische Schraubverbindung, die durch Reibung und Vorspannkraft zusammengehalten wird.

Innerhalb der Schraubverbindungen gibt es Varianten mit Muttern, Direktverschraubungen oder spezielle Lösungen für spezifische Anforderungen, wie etwa fließlochformende Verbindungen bei einseitiger Zugänglichkeit.

 

Wann eignet sich welche Schraubverbindung?

Die Wahl der richtigen Schraubverbindung ist essenziell und hängt von mehreren Faktoren ab:

  • Materialeigenschaften: Metalle erfordern beispielsweise andere Schrauben als Kunststoffe.

  • Belastung: Dynamische Belastungen, wie Vibrationen oder Scherkräfte, stellen höhere Anforderungen an die Schraube.

  • Umweltbedingungen: Korrosionsschutz spielt eine Rolle, wenn Schrauben Feuchtigkeit oder chemischen Substanzen ausgesetzt sind.

  • Schraubklasse: Muss eine bestimme Schraubklasse erreicht werden oder müssen VDI-Richtlinien eingehalten werden?

  • Recycling: Sind Kreislaufwirtschaft und Demontage ein Thema, muss die Lösbarkeit der Schraubverbindung im Vorfeld geklärt werden.

Ein präziser Abgleich von Anwendungsfall und Verbindungstechnologie ist entscheidend für effiziente und sichere Produktionsprozesse.

 

Was ist bei Schraubverbindungen zu beachten?

Eine Schraubverbindung besteht meist aus mehreren Elementen – der Schraube selbst, gegebenenfalls einer Mutter und einer Unterlegscheibe. Die richtige Kombination dieser Komponenten ist elementar.

Bei der automatisierten Schraubmontage ist darauf zu achten, die Anzahl der Elemente und somit auch den Aufwand für das Automatisieren möglichst gering zu halten. Hier bieten sich Einschraubverbindungen an. Im Sinne der Technischen Sauberkeit sind Sacklöcher vorteilhaft, in welchen der Schmutz gefangen bleibt.

Ebenso wichtig sind die technischen Parameter:

  • Vorspannkraft: Die richtige Vorspannkraft (Klemmkraft) sorgt dafür, dass sich die verschraubten Bauteile weder zueinander bewegen noch voneinander entfernen.

  • Drehmoment / Drehwinkel: Korrekt eingestellt gewährleisten Drehmoment und Drehwinkel, dass die Verbindung weder zu locker noch zu fest ist.

  • Reibung: Die Reibung zwischen den Bauteilen ist abhängig von den verwendeten Materialien und beeinflusst die Kraftübertragung erheblich.

Internationale Normen und Standards geben hier eine verlässliche Orientierung bei der Berechnung und Auslegung von Schraubverbindungen (VDI/VDE 2230).

 

Warum können sich Schraubverbindungen lösen?

Trotz ihrer Zuverlässigkeit sind Schraubverbindungen nicht fehlerfrei. Häufige Ursachen für ein Lösen sind:

  • Mechanische Belastungen: Vibrationen und wechselnde Lasten können die Vorspannkraft reduzieren und somit zum selbsttätigen Lösen führen.

  • Montagefehler: Falsche Reibzahlen durch ein nicht korrekt angezogenes Drehmoment oder mangelnde Reinigung der Gewinde reduzieren die Vorspannkraft und können die Verbindung schwächen.

Gegenmaßnahmen wie der Einsatz von Zahnscheiben oder Klebstoffen reduzieren das Risiko. Weiterhin ist es wichtig, die richtigen Montageparameter zu wählen und ein passendes Schraubwerkzeug zu verwenden.

 

 

8 Best Practices für die Montage von Schraubverbindungen

Die Auslegung und Montage von Schraubverbindungen erfordert Sorgfalt und Präzision. Für eine sichere und langlebige Verbindung liefern folgende Best Practices eine solide Basis:

  1. Reinigung der Kontaktflächen: Vor der Montage müssen Schraube, Mutter und Gewindebohrung frei von Schmutz, Fett oder Rost sein.
  2. Verwendung von passenden Werkzeugen: Nur kalibrierte und geeignete Werkzeuge, wie Drehmomentschlüssel, garantieren eine korrekte Montage. Noch mehr Zuverlässigkeit bieten gesteuerte Schraubsysteme, bei welchen Drehwinkel und Tiefe mit überwacht werden können. Die Prozessdatendokumentation bietet zusätzliche Präzision und Sicherheit.
  3. Einhaltung der Montageparameter: Das vorgeschriebene Anzugsmoment gemäß Herstellerspezifikation ist entscheidend für die Vorspannkraft und sollte unbedingt beachtet werden.
  4. Verwendung von Sicherungselementen: Bei dynamischen Belastungen können Zahnscheiben oder Gewindeklebstoffe für zusätzlichen Halt sorgen.
  5. Materialverträglichkeit prüfen: Schraube und Bauteil müssen hinsichtlich Materialhärte, Korrosionsschutz und thermischer Ausdehnung kompatibel sein.
  6. Schrittweises Anziehen: Bei mehreren Schrauben, beispielsweise auf Flanschen, empfiehlt sich ein über Kreuz verlaufendes, schrittweises Anziehen, um gleichmäßigen Druck zu gewährleisten.
  7. Das richtige Anziehverfahren: Je nach Anwendungsbereich und geforderter Vorspannkraft der Schraubverbindung bieten Verschraubungen auf Drehmoment und/oder Drehwinkel verschiedene Vorteile.
  8. Dokumentation der Montage: Eine ordnungsgemäße Dokumentation der verwendeten Parameter sorgt für Rückverfolgbarkeit und Qualitätssicherung.

 

Wartung und Prüfung

Eine regelmäßige Prüfung ist entscheidend für die Zuverlässigkeit von Schraubverbindungen. Die Prüfung und Wartung der Schraubwerkzeuge in regelmäßigen Abständen ist daher unerlässlich. Nur so kann sichergestellt werden, dass die Schraubverbindung den wirkenden Betriebslasten standhält. Blatt 3 der Richtlinie VDI/VDE 2645 beschreibt darüber hinaus Verfahren für die Prozessfähigkeitsuntersuchungen (PFU) für Weiterdrehmomente von Schraubverbindungen mit Vorspannkraft und unterstützt bei der Beurteilung des Schraubprozesses als Ganzes.

 

Ausblick auf industrielle Schraubverbindungen

Schraubverbindungen sind und bleiben ein unverzichtbarer Bestandteil der industriellen Montage. Ihre Vielseitigkeit, Zuverlässigkeit und Anpassungsfähigkeit machen sie zu einer Schlüssellösung in nahezu jeder Branche. Durch die richtige Wahl, Montage und Wartung können sie ihre maximale Leistungsfähigkeit entfalten – und damit Produktionsprozesse sicherer und effizienter machen.

Mit der Digitalisierung und Automatisierung halten auch in der Schraubtechnik innovative Lösungen Einzug. Smarte Werkzeuge ermöglichen die Überwachung und Dokumentation von Montageprozessen in Echtzeit. Gleichzeitig wird der Fokus auf Kreislaufwirtschaft und Nachhaltigkeit immer größer – von wiederverwendbaren Schrauben bis hin zu ressourcenschonenden Fertigungs- und auch Demontageprozessen.