Die Schraube ist das am häufigsten und vielseitigsten verwendete Maschinen- und Verbindungselement.
Je nach Nutzung unterscheidet man zwischen:
- Befestigungsschrauben
- Bewegungsschrauben
- Dichtungsschrauben
- Einstellschrauben
Die Art des Gewindes wird durch die Profilform (Dreieck oder Trapez), die Steigung, die Gangzahl (ein- oder mehrgängig) und dem Windungssinn (rechts- oder linksgängig) bestimmt.
Bei den Gewindearten wird unterschieden zwischen:
- Metrisches Gewinde (Regelgewinde)
- Metrisches Feingewinde
- Whitworth-Rohrgewinde
- Trapezgewinde
- Sägengewinde
- Rundgewinde
Das Regelgewinde findet Anwendung bei Befestigungsschrauben und Muttern aller Art.
Die Gewindesteigung entspricht zugleich der Axialverschiebung bei einer Umdrehung der Schraube/Mutter.
Metrische ISO-Regelgewinde mit
Metrisches ISO-Feingewinde mit
Metrisches ISO-Trapezgewinde mit
Bei den Schraubenarten wird unterschieden zwischen:
- Sechskantschrauben
(Regelgewinde oder Feingewinde) - Zylinderschrauben mit Innensechskant
(Regelgewinde) - Stiftschrauben
- Gewindestifte
(werden mit verschiedenen Enden ausgeführt) - u.a.
Durch die Verwendung von „Sechskant-Muttern” können Durchsteckverschraubungen ausgeführt werden. Aufgrund ihrer Formgebung ist bei Muttern nur ein Kraftangriff von außen möglich. Ein Versagen der Schraubenverbindung kann durch Bruch der Schraube oder durch Abstreifen des Gewindes der Mutter und/oder Schraube auftreten. Da es jedoch zu einem allmählichen Abstreifen des Gewindes kommen kann, was schwierig festzustellen ist, sind die Schraubenverbindungen deshalb so auszuführen, dass ein Versagen nur durch Bruch der Schraube auftritt.
Aus diesem Grund sollte die Mutter mindestens der Festigkeitsklasse der Schraube entsprechen.
Bei den Mutternarten wird unterschieden zwischen:
- Sechskantmuttern
(Festigkeitsklassen 6, 8, 10) - Vierkantmutter (hohe und niedrige Bauform)
- Hutmuttern
- Flügelmuttern
(für häufige zu lösende Verbindungen) - u.a.
Schraubenverbindungen gehören zu den lösbaren Verbindungen. Gerade im Maschinenbau, und überall dort, wo es auf die Funktion ankommt, muss die richtige Auswahl des Montageverfahrens getroffen werden. In vielen Fällen müssen Schraubenverbindungen mit der richtigen Vorspannkraft montiert werden. Hierzu ist es notwendig, für ein optimales Ergebnis das richtige Montageverfahren zu wählen.
Bei normalen Anwendungen greift der Monteur oft auf seine Erfahrungen zurück und setzt die Vorspannkraft nach seinen subjektiven Empfindungen um. Hierbei besteht allerdings die Gefahr, je länger das Werkzeug, sprich je länger der Hebel, desto größer ist auch das Drehmoment. Nicht umsonst sagt man: "Nach fest ... kommt ab."
Gerade für hochfeste Schraubenverbindungen ist dieses Verfahren nicht geeignet.
Impulsgesteuerte Schlagschrauber werden mit Druckluft angetrieben. Schwankt der Betriebsdruck während der Anwendung, kann das Soll-Anziehdrehmoment nicht prozesssicher umgesetzt werden. Daher eignen sich Schlagschrauber nur für die Vormontage.
Inzwischen gibt es auch Impulsschrauber mit Impulsüberwachung. Dadurch ist es möglich, die Streckgrenze mit zu berücksichtigen.
Durch dieses klassische Verfahren wird indirekt eine Vorspannkraft erzeugt, die durch ein Drehmoment aufgebracht wird. Allerdings ist hierbei zu beachten, dass die Reibung das Soll-Anziehmoment beeinflusst. Maßgeblich ist das Verhältnis des angewendeten Anzugsmoments zu den tatsächlichen Reibwerten, woraus sich letztlich die Vorspannkraft ergibt.
Bei diesem Verfahren erfolgt die Vorspannkraft über eine indirekte Messung der Schraubenlängung. Hierbei wird vorausgesetzt, dass die Längenänderung der Schraube über die Steigung des Gewindes direkt proportional zu dem zurückgelegten Drehwinkel ist.
Zuerst wird ein Fügemoment aufgebracht, wodurch ein Setzen aller Trennfugen in der Schraubenverbindung erreicht wird. Im zweiten Schritt erfolgt die Montage mittels Drehwinkelmessung. Unabhängig von der Reibungszahl wird durch den Drehwinkel exakt die Vorspannkraft eingestellt.
Damit ist gerade bei hochfesten Schraubenverbindungen eine Prozesssicherheit gegeben.
Bei diesem Verfahren wird die Vorspannkraft über den Fließbeginn der Schraube gesteuert. Hierbei spielt die Reibung ebenfalls keine Rolle. Die Schraube wird solange angezogen, bis die Streck- bzw. Dehngrenze der Schraube erreicht ist. Der Fließbeginn der Schraube ist dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von Drehmoment zu Drehwinkel überwacht wird.
Es wird jeweils ein Differenzenquozient gebildet, der letztlich den Beginn einer plastischen Verformung anzeigt. Da die tatsächliche Längenänderung der Schraube sehr gering ist, können die Schrauben wiederverwendet werden.
Durch seine exakte Wiederholgenauigkeit zählt es damit auch zu den prozesssicheren Verfahren.
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