Schraubverbindungen Fünf Tipps, an die Entwickler von Verschraubungen denken sollten!

Autor / Redakteur: Timothy Göbel / Peter Königsreuther

Für einige Konstrukteure sind Schraubverbindungen lästig, aber unvermeidbar. Der Blick ins „Nähkästchen“ von Verschraubungsspezialisten lohnt aber, denn die kennen die Tücken ihrer „Pappenheimer“.

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Hier hat der Konstrukteur vergessen genug Platz zu schaffen, um die Demontage für Wartungszwecke zu ermöglichen. Dieses, und andere Probleme lassen sich vermeiden...
Hier hat der Konstrukteur vergessen genug Platz zu schaffen, um die Demontage für Wartungszwecke zu ermöglichen. Dieses, und andere Probleme lassen sich vermeiden...
(Bild: Hytorc)

Der Grund, warum Konstrukteure die Schraubverbindungen als notwendiges Übel ansehen, liegt etwa daran, dass diese Befestigungsmethode Platz beansprucht, im Verborgenen für Fehlerquellen sorgen kann und sich die Verbindung nach Jahren in Gebrauch nur noch gewaltsam oder gar nicht mehr ohne Zerstörung derselben lösen lässt.

Verschraubungsexperten, wie sie bei Hytorc zu finden sind, kennen die typischen Knackpunkte, die Verschraubungen mit sich bringen können, kennen aber auch Kniffe, wie man dagegen angeht. Hier erfahren sie anhand von fünf Tipps, wie das geht.

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1. Wer sich früh bildet, erntet später dicke Früchte

Schraubgerechte Konstruktionen erfordern ein tiefes Verständnis dieser speziellen Verbindungsmaterie und eine interdisziplinäre Kooperation. „Das heißt, die Zusammenarbeit von Konstruktion, Montage, Schrauben- und Werkzeugherstellern muss so früh wie möglich beginnen. Das kann den gesamten Schraubprozess, auch bei großen Schraubenabmessungen, deutlich verbessern“, weiß Ulrich Oehms, technischer Leiter der Hytorc Seis GmbH.

Das anfangs investierte Know-how zahle sich im späteren Maschinenleben vielfach aus: Eine optimal ausgelegte Verschraubung erhöht die Sicherheit und Zuverlässigkeit, reduziert Systemgewicht sowie Kosten und spart wertvollen Bauraum. Nicht zu vergessen – und dieses Argument gewinnt zunehmend an Bedeutung – man verringert den Wartungsaufwand erheblich. Auch der unbeliebte Einsatz von Spezialwerkzeug, weil meist kostspielig und schwer verfügbar, könne durch eine vorausschauende Planung der Schraubstellen weitgehend vermieden werden.

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2. Unterlegscheiben gegen Reaktionsarm-Dilemma

Ein Denkansatz für eine sichere Schraubverbindug erfordert nicht nur konstruktives Know-how, sondern auch ein fundiertes Wissen über Werkzeuge und deren Einsatz bei der Montage beziehungsweise Demontage von Maschinen und Systemen. „Bei Verschraubungen ab M24 erwartet uns eine weitere Herausforderung. Denn die zum Anziehen erforderlichen, hohe Drehmomente liefernden Schraubwerkzeuge brauchen einen Reaktionsarm – und der darf während des Schraubvorgangs seine Position keinesfalls ändern“, gibt Oehms zu bedenken.

Denn bei jedem Abrutscher würde die Sensorik moderner Schrauber das als Drehwinkel messen oder beim streckgrenzgesteuerten Anziehen (SGA) möglicherweise als „Streckgrenze erreicht“ fehlinterpretieren – mit fatalen Folgen für die Sicherheit der Verschraubung.

Das leidige Problemthema „Reaktionsarm, Abstützung – wohin damit?“ mutiert deshalb oft zur echten Herausforderung. Hytorc löst den Knoten aber elegant durch verdrehsichere Unterlegscheiben aus dem eigenen Zubehörprogramm. Die sogenannten Hytorc-Washer machen den Reaktionsarm und somit das externe Abstützen beim Anziehen und Lösen von Schraubverbindung nämlich überflüssig.

Back-up-Washer verhindern dabei das Mitdrehen der Schraube, was auch die potenziell riskante Verwendung von Gegenhalteschlüsseln erübrigt. Mit diesen Unterlegscheiben könnten fast alle Schraubanwendungen optimiert werden. Man profitiert von einer erhöhten Vorspannkraft, es reduziert sich die Streuung derselben, sie verringern das Drehmoment zum Lösen deutlich und verbessern nicht zuletzt die Arbeitssicherheit. Das Gute: Sie sind jederzeit nachrüstbar!

3. Verschraubung durch „Schlankheitskur“ optimiert

Satte 400 kg Nutzlastgewinn im Vergleich zum Vorgängermodell erzielte das Unternehmen Liebherr etwa bei seiner Autobetonpumpe 50M5XXT. Denn optimal ausgelastete Schraubverbindungen waren dabei das leichtbaufördernde Rezept.

Die Einführung des streckgrenzgesteuerten Anziehverfahrens erlaubte es Liebherr, die Schraubengröße am Kugeldrehkranz der Betonpumpe von bisher M30 auf M24 zu reduzieren. Das komplette Bauteil konnte dadurch erheblich schlanker und leichter konstruiert werden. Kilo für Kilo summierten sich die Einsparungen durch die radikale Umsetzung einer schraubgerechten Konstruktion zu einem im wahrsten Sinne des Wortes gewichtigen Wettbewerbsvorteil in Sachen Abspecken des Systems.

Damit so hoch ausgelastete Schraubverbindungen auch in puncto der Sicherheit höchste Ansprüche erfüllen, muss die Montage äußerst sorgfältig erfolgen. Dafür brauchen nicht nur die Konstrukteure, sondern auch die Monteure eine spezielle Qualifikation.

Ebenso unverzichtbar ist eine intensive fallspezifische Beratung durch erfahrene Verschraubungsprofis und natürlich das geeignete Werkzeug. Dazu gehört beispielsweise die „Eco2Touch“, bei der es sich um eine zukunftsorientierte Schraubprozesssteuerung handelt. Sie unterstützen die fehlerfreie Umsetzung sicherheits- und funktionskritischer Verbindungen. Während des Anziehvorgangs kontrolliert, dokumentiert und archiviert „Eco2Touch“ alle Prozessparameter wie etwa das Drehmoment, den Drehwinkel, die Längung sowie den Druck.

4. Immer auch schön an die Praxis denken

„Oft wird bei der Optimierung der Schraubverbindung in Richtung Vorspannkraft die Montage vernachlässigt und die Demontage ganz vergessen“, merkt Oehms an. Das Unverständnis für praktische Belange reiche so weit, dass die Schrauben so dicht an Störkanten konstruiert würden, dass noch nicht mal eine Standardnuss aufgesetzt werden könne – geschweige denn das Werkzeug.

Die in einigen Unternehmen existierenden Konstruktionskataloge können das Problem zwar abmildern, sind aber werkzeugtechnisch selten auf dem aktuellen Stand. Die schlimmste Krux: Fast immer bleibe das Reaktionsmoment unberücksichtigt. Wenn Drehmomente von 100.000 Nm und mehr prozesssicher wirken sollen, muss das Werkzeug aber sicher abgestützt werden können.

Entsprechend schraubgerecht zu konstruieren, muss im Hinblick darauf gelernt sein – oder die Unternehmen holen sich Rat und Tat von externen Verschraubungsspezialisten ins Haus.

5. Per Schraubfallanalyse auf Nummer sicher gehen

Mit der durchaus rasant fortschreitenden technischen Entwicklung wachsen auch die Anforderungen an schraubgerechte Konstruktionen. Deshalb kann man es sich nicht immer leisten, auf Experten aus der Verschraubungstechnik zu verzichten. Anderenfalls schleichen sich schnell Fehler ein, die teuer, lästig und im schlimmsten Fall sogar tödlich sein können.

In Verschraubungsfragen auf Nummer sicher gehen Unternehmen immer, wenn sie sich Hilfe in Form einer professionellen Schraubfallanalyse holen.

Anbieter wie die Akademie der Schraubverbindung (AdSV) beginnen etwa bereits in der Konstruktionsphase mit der Beratung bezüglich Wahl des geeignetsten Montageverfahrens. Die Spezialisten untersuchen bei ihrer Analyse aber nicht nur rein technische und normative Aspekte, sondern berücksichtigen auch das Qualifikationsniveau der Mitarbeiter. Das ist wichtig, weil Letzteres erhebliche Einflüsse auf die angestrebte Prozessstabilität haben kann.

„Ich habe nun 30 Berufsjahre Erfahrung in Sachen Verschraubungen und kann deshalb die professionelle Schraubfallanalyse nur empfehlen. Setzt ein Unternehmen alle Empfehlungen der Verschraubungsexperten um, ergibt das immer ein sicheres Produkt. Das steigert nicht nur die Qualität der Maschinen und Anlagen, sondern fördert auch das positive Image einer Marke“, betont Oehms. MM

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