Leitfaden für die Installation von Befestigungselementen: Warum Vorspannkraft immer besser ist als Drehmoment

Das wahre Geheimnis starker Schrauben: Warum die Vorspannkraft wichtiger ist als das Drehmoment

Das Wichtigste an einer Schraubverbindung ist nicht, wie stark man den Schraubenschlüssel dreht, sondern wie fest die Schraube die Teile zusammenhält. Dieser Gedanke steht im Widerspruch zu dem, was viele Menschen im Laufe der Jahre gelernt haben, wo Drehmomentschlüssel und Schlagschrauber die wichtigsten Werkzeuge sind, die jeder benutzt. Die Unkenntnis der grundlegenden wissenschaftlichen Erkenntnisse über die Funktionsweise von Schrauben ist jedoch einer der Hauptgründe für das Versagen von Verbindungen, von Schrauben, die sich aufgrund von Vibrationen lösen, bis hin zu vollständigen Brüchen. Bei der Herstellung einer sicheren Verbindung geht es in Wirklichkeit darum, die Dehnung der Schraube zu kontrollieren, und nicht nur darum, eine Drehkraft aufzubringen.

Dieser Leitfaden geht über einfache "How-to"-Anweisungen hinaus und erläutert die technischen Grundsätze, die für eine ordnungsgemäße Installation von Befestigungselementen erforderlich sind. Das Drehmoment ist nur ein Hilfsmittel - ein indirekter und oft unzuverlässiger Weg, um das eigentliche Ziel zu erreichen: die Vorspannkraft. Die im Verbindungselement erzeugte Spannung ist die Kraft, die die Teile zusammenhält, äußeren Kräften widersteht und die Struktur stabil hält.

Wir werden die physikalischen Grundlagen der Vorspannkraft erforschen, die komplexe Beziehung zwischen Drehmoment und Spannung aufschlüsseln und die kritischen Faktoren betrachten, die oft übersehen werden, aber die Zuverlässigkeit einer Verbindung beeinträchtigen können. Anschließend werden wir verschiedene Installationsmethoden aus technischer Sicht vergleichen und häufige Fehlermuster mit den Augen der Installationswissenschaft untersuchen. Dieser Leitfaden vermittelt Ihnen das Wissen, um Probleme zu diagnostizieren, stärkere Verbindungen zu konstruieren und Ausfälle zu verhindern, bevor sie auftreten.

Das Grundprinzip: Klemmenlast

Um die Montage von Verbindungselementen zu beherrschen, müssen wir unseren Fokus von der Methode (Drehmoment) auf das Endziel (Vorspannkraft) verlagern. Dieses Grundkonzept, auch Vorspannung genannt, ist der wichtigste Faktor dafür, wie gut eine Schraubverbindung funktioniert, wie zuverlässig sie ist und wie lange sie hält. Es ist die Grundlage, auf der alle anderen Prinzipien aufgebaut sind.

Was ist Klemmlast?

Die Vorspannkraft ist die Spannung, die beim Anziehen eines Befestigungselements entsteht. Stellen Sie sich den Bolzen oder die Schraube als eine sehr steife, präzise Feder vor. Wenn Sie die Mutter drehen, dehnen Sie diese Feder. Die Kraft, die von der gedehnten Schraube ausgeübt wird, die versucht, in ihre ursprüngliche Länge zurückzukehren, ist das, was die Verbindungsteile zusammenklemmt. Diese innere Zugkraft ist die Klemmkraft. Es ist diese Kraft und nicht die Fähigkeit des Verbindungselements, seitlichen Kräften zu widerstehen, die eine Verbindung hauptsächlich starr hält und Bewegungen verhindert.

Die Hauptaufgaben der Vorspannkraft sind entscheidend dafür, wie gut die Verbindung funktioniert:

• Widerstand gegen äußere seitliche Belastungen durch die Reibung zwischen den eingespannten Flächen.
• Verhinderung der Fugentrennung bei äußeren Zugbelastungen.
• Verbesserung der Ermüdungslebensdauer durch Reduzierung der Spannungsänderungen, denen die Schraube bei wiederholter Belastung ausgesetzt ist.
• Sicherstellung einer zuverlässigen Abdichtung von Dichtungsfugen durch Aufrechterhaltung eines gleichmäßigen Drucks.

Gefahren bei falscher Klemmlast

Die *richtige* Vorspannkraft zu finden, ist ein Balanceakt. Das Ziel ist in der Regel ein hoher Prozentsatz der Festigkeit des Befestigungselements - der Punkt, kurz bevor es anfängt, sich dauerhaft zu dehnen. Eine Abweichung von diesem Ziel in beide Richtungen führt zum Versagen.

Ist die Klemmkraft zu gering, ist die Verbindung schwach. Sie kann sich durch Vibrationen lösen, da kleine Bewegungen den Reibschluss überwinden und die Mutter zurückschnellen lassen. Bei Gelenken, die seitlichen Kräften ausgesetzt sind, kann es zum Rutschen kommen, was zu Verschleiß und schließlich zu Ermüdung führt. Bei einer Verbindung, die wiederholten Zugkräften ausgesetzt ist, bedeutet eine niedrige Vorspannung, dass die Schraube viel größeren Spannungsänderungen ausgesetzt ist, was ihre Lebensdauer erheblich verkürzt. Ein deutliches Anzeichen für eine zu schwach angezogene Verbindung ist oft das Auftreten von Passungsrost, der sich als rötlich-braunes oder schwarzes Pulver zeigt, das zwischen den Gegenflächen herausgedrückt wird.

Ist die Vorspannkraft hingegen zu hoch, ist das Verbindungselement selbst gefährdet. Eine zu hohe Spannung kann die Schraube über ihre Streckgrenze hinaus dehnen, was zu dauerhaften Schäden und einem Verlust der Klemmkraft führt. Im Extremfall kann es zu einem sofortigen Bruch während der Montage kommen. Ein zu starkes Anziehen kann auch zum Ausreißen des Gewindes in der Mutter oder der Gewindebohrung führen oder sogar die eingespannten Teile quetschen oder beschädigen, insbesondere wenn es sich um weichere Materialien handelt. Aus der Sicht des Monteurs ist ein klares Warnzeichen für ein zu starkes Anziehen ein plötzliches "schwammiges" oder "leichtes" Gefühl, wenn der Schraubenschlüssel weitergedreht wird, ohne dass der Widerstand entsprechend zunimmt. Dies zeigt, dass die Gewinde nachgeben und sich ablösen.

Das Verhältnis zwischen Drehmoment und Spannung

Da die Vorspannkraft eine geradlinig ziehende Kraft und das Drehmoment eine drehende Kraft ist, stellt sich die Frage, wie sich das eine auf das andere übertragen lässt. Diese Umrechnung ist die Quelle der meisten Unsicherheiten bei der Montage von Befestigungselementen. Die gängigste Methode zur Kontrolle der Vorspannung ist die Anwendung eines bestimmten Drehmoments, aber das ist eine indirekte und ungenaue Wissenschaft, die von einem wichtigen und sehr variablen Faktor bestimmt wird: der Reibung.

Die Formel zur Berechnung des Drehmoments

Die Beziehung zwischen dem Drehmoment und der daraus resultierenden Spannung wird in der Regel anhand der Kurzformel geschätzt:

T = K x D x F

Das Verständnis der einzelnen Variablen ist wichtig, um die Grenzen der Formel zu erkennen:

• T = Soll-Drehmoment: Die auf die Mutter oder den Schraubenkopf ausgeübte Drehkraft, die normalerweise in Newtonmetern (Nm) oder Fuß-Pfund (ft-lbs) gemessen wird.
• K = Nutfaktor / Reibungskoeffizient: Eine Zahl ohne Einheiten, die alle reibungstechnischen und geometrischen Effekte in der Verbindung berücksichtigt. Dies ist die kritischste und variabelste Komponente.
• D = Nenndurchmesser der Schraube: Der Hauptdurchmesser des Befestigungselements, gemessen in Millimetern (mm) oder Zoll (in).
• F = Soll-Klemmkraft/Vorspannung: Die gewünschte Zugspannung im Befestigungselement, gemessen in Newton (N) oder Pfund-Kraft (lbs).

Das "K-Faktor"-Problem

Obwohl die Formel einfach erscheint, hängt ihre Genauigkeit vollständig vom K-Faktor ab. Mit dieser einzigen Zahl wird versucht, alle komplexen, interagierenden Reibungskräfte innerhalb der Verbindung zu kombinieren. Wenn Sie ein Drehmoment auf ein Verbindungselement anwenden, wird die Energie nicht effizient in nützliche Vorspannkraft umgewandelt. Eine typische Aufschlüsselung der Energie des Drehmoments offenbart eine schockierende Ineffizienz:

• Etwa 50% des aufgebrachten Drehmoments werden allein zur Überwindung der Reibung zwischen der sich drehenden Mutter oder dem Schraubenkopf und der Oberfläche, die sie einspannt, verwendet.
• Etwa 40% wird verwendet, um die Reibung zwischen Außen- und Innengewinde zu überwinden.
• Nur die verbleibenden 10% des aufgebrachten Drehmoments leisten tatsächlich die nützliche Arbeit, die Schraube zu dehnen, um eine Vorspannkraft zu erzeugen.

Dieser 90%-Energieverlust durch Reibung ist nicht nur ineffizient, sondern die Reibung selbst ist höchst unberechenbar. Der K-Faktor ist keine universelle Konstante, sondern eine Variable, die sich je nach den unterschiedlichsten Bedingungen drastisch verändert. Dies ist der Hauptgrund dafür, dass die Steuerung der Vorspannkraft allein durch das Drehmoment selbst in scheinbar kontrollierten Umgebungen eine Schwankung von ±25% oder sogar mehr aufweisen kann.

Tabelle 1: Typische Nuss-Faktoren

Um diese Variabilität zu verdeutlichen, enthält die folgende Tabelle ungefähre K-Faktor-Bereiche für gängige Befestigungsbedingungen. Diese Werte sind Beispiele und können von vielen Faktoren beeinflusst werden. Für definitive Daten wird empfohlen, eine Quelle wie das Handbuch des Industrial Fasteners Institute (IFI) zu konsultieren.

Wie die Tabelle zeigt, kann eine einfache Änderung der Beschichtung des Befestigungselements oder das Hinzufügen eines Schmiermittels den K-Faktor um 100% oder mehr verändern. Wenn der Drehmomentwert nicht entsprechend angepasst wird, wird die resultierende Vorspannkraft gefährlich falsch sein.

Kritische Installationsvariablen

Der K-Faktor bietet einen Einblick in die Komplexität der Reibung, aber eine wirklich zuverlässige Installation von Befestigungselementen erfordert ein tieferes Verständnis aller realen Variablen, die das Verhältnis zwischen Drehmoment und Spannkraft beeinflussen. Diese Faktoren sind nicht akademisch; sie sind in jeder Verbindung vorhanden und müssen berücksichtigt werden, um eine vorhersehbare und sichere Vorspannkraft zu erreichen.

Die Rolle der Schmierung

Die Schmierung ist die wichtigste Variable, die den K-Faktor und damit die bei einem bestimmten Drehmoment erreichte Vorspannkraft beeinflusst. Die Aufgabe eines Schmierstoffs ist es, die Reibung zu reduzieren. Wie wir gesehen haben, gehen 90% der Drehmoment-Energie durch Reibung verloren, und selbst eine kleine Änderung der Reibung hat einen massiven Einfluss auf die 10%, die die Vorspannung erzeugt.

Das gefährlichste Szenario bei der Montage von Verbindungselementen ist die nicht spezifizierte Anwendung eines Schmiermittels. Wenn ein Ingenieur einen Drehmomentwert angibt, der auf einem trockenen Ist-Zustand basiert (z. B. K = 0,20), und ein Techniker ein Anti-Seize-Mittel oder Öl aufträgt (z. B. neues K = 0,12), ist das Ergebnis katastrophal. Das gleiche Drehmoment erzeugt nun eine dramatisch höhere Vorspannkraft, die wahrscheinlich die Streckgrenze der Schraube übersteigt und zu dauerhaften Schäden oder sofortigem Versagen führt. Drehmomentangaben müssen immer mit einem eindeutigen Schmierzustand gepaart werden: trocken oder mit einem bestimmten, benannten Schmiermittel.

Tabelle 2: Die Auswirkungen der Schmierung

Diese Tabelle zeigt die dramatischen Auswirkungen der Schmierung. Wir gehen davon aus, dass ein konstantes Drehmoment von 100 ft-lbs auf eine hypothetische Schraube ausgeübt wird und sich nur der Zustand der Schmierung ändert.

Wie gezeigt, kann die Anwendung einer herkömmlichen Paste auf Molybdänbasis die resultierende Vorspannkraft bei gleichem Eingangsdrehmoment verdoppeln und ein korrekt angegebenes Drehmoment in eine versagensverursachende Überlast verwandeln.

Andere Schlüsselvariablen

Neben der Schmierung tragen verschiedene andere Faktoren zur Variabilität des K-Faktors bei.

• Oberflächengüte und Beschichtung: Die winzige Oberflächenbeschaffenheit der Lagerflächen und Gewinde spielt eine große Rolle. Raue Oberflächen, wie sie bei feuerverzinkten Verbindungselementen zu finden sind, erzeugen mehr Reibung und einen höheren, variableren K-Faktor. Glattere, glattere Oberflächen, wie z. B. solche mit einer Kadmium- oder Zinklamellenbeschichtung, verringern die Reibung und führen zu einem niedrigeren K-Faktor.
• Toleranzen für Befestigungselemente und Bohrungen: Die Passung zwischen den Komponenten ist wichtig. Eine Schraube in einem fest sitzenden Loch erfährt mehr Reibung unter dem Kopf als eine Schraube in einem locker sitzenden Loch. Noch kritischer ist, dass beschädigte, verschmutzte oder schlecht geformte Gewinde eine extrem hohe und unregelmäßige Reibung aufweisen, die fast die gesamte Energie des Drehmoments verbraucht und praktisch zu keiner Vorspannkraft führt.
• Installationsgeschwindigkeit: Die Geschwindigkeit des Anziehens beeinflusst die Reibung. Hochgeschwindigkeitswerkzeuge, wie pneumatische Schlagschrauber, erzeugen erhebliche Hitze. Diese Hitze kann die Eigenschaften des Schmiermittels (falls vorhanden) und der Metalloberflächen während des Anziehens verändern, was zu ungleichmäßigen Ergebnissen von einer Schraube zur nächsten führt. Langsameres, kontinuierliches und kontrolliertes Anziehen, wie mit einem Hydraulikschrauber oder einem kalibrierten Handschrauber, führt zu weitaus genaueren und wiederholbaren Ergebnissen.
• Wiederverwendung von Verbindungselementen: Das erneute Anziehen eines gebrauchten Verbindungselements wird im Allgemeinen für kritische Anwendungen nicht empfohlen. Beim ersten Anziehen werden das Gewinde und die Lagerflächen unter dem Kopf poliert. Durch diesen Vorgang werden die Oberflächen dauerhaft geglättet und die Reibung bei nachfolgenden Installationen verringert. Die Verwendung des ursprünglichen Anzugsdrehmoments für eine wiederverwendete Schraube führt zu einem niedrigeren K-Faktor und einer höheren, potenziell gefährlichen Vorspannkraft.
• Materialtyp: Der Reibungskoeffizient ist eine Eigenschaft eines Materialpaares. Eine Stahlschraube, die gegen eine Stahloberfläche angezogen wird, hat einen anderen K-Faktor als dieselbe Stahlschraube, die gegen eine Aluminium- oder Gusseisenoberfläche angezogen wird. Dies muss bei der Konstruktion der Verbindung und der Festlegung des Drehmoments berücksichtigt werden.

Vergleich der Anzugsmethoden

In Anbetracht der inhärenten Ungenauigkeit der Methode der Drehmomentkontrolle haben Ingenieure mehrere alternative Techniken für die Installation von Befestigungselementen entwickelt. Die Wahl der Methode hängt davon ab, wie kritisch die Verbindung ist, von der erforderlichen Genauigkeit der Vorspannkraft, den Kosten und der Zugänglichkeit. Jede Methode hat einen anderen Ansatz, um das Problem der Reibung zu lösen oder zu umgehen.

Methode 1: Drehmomentkontrolle

Dies ist die am weitesten verbreitete Methode aufgrund ihrer Einfachheit und geringen Kosten. Sie beruht ausschließlich auf der Formel T=KDF und einem kalibrierten Drehmomentschlüssel. Das Prinzip: Wenn K, D und das gewünschte F bekannt sind, kann ein Soll-Drehmoment T berechnet und angewendet werden.

Seine größte Schwäche ist die völlige Abhängigkeit vom stark variablen K-Faktor. Unberücksichtigte Veränderungen der Schmierung, der Oberflächenbeschaffenheit oder anderer Faktoren können zu massiven Abweichungen von der Soll-Vorspannkraft führen. Die typische Genauigkeit bzw. Vorspannkraftstreuung für diese Methode wird häufig mit ±25% bis ±35% angegeben, was sie für viele kritische Anwendungen, bei denen die Vorspannung von größter Bedeutung ist, ungeeignet macht.

Methode 2: Drehung der Nuss

Diese auch als Winkelkontrolle bezeichnete Methode ist wesentlich genauer, da sie die Reibung weitgehend aus der endgültigen Anzugsgleichung entfernt. Das Verfahren umfasst zwei Stufen. Zunächst wird das Verbindungselement so angezogen, dass es fest angezogen ist, d. h. dass das gesamte Spiel in der Verbindung beseitigt ist und die Lagerflächen fest anliegen. Dies erfordert ein relativ niedriges, gleichmäßiges Anzugsmoment. Zweitens wird die Mutter von diesem festsitzenden Startpunkt aus um einen bestimmten, vorher festgelegten Winkel gedreht (z. B. 1/2 Umdrehung, 2/3 Umdrehung).

Sobald die Verbindung fest sitzt, dehnt jede weitere Drehung die Schraube direkt entlang ihrer elastischen Kurve. Diese Beziehung zwischen Drehung und Dehnung ist eine geometrische Eigenschaft und unabhängig von der Reibung. Die Genauigkeit der Methode, die in der Regel im Bereich von ±15% liegt, hat sie zum Standard für die Montage von Baustahl in Gebäuden und Brücken gemacht, wie von Organisationen wie dem American Institute of Steel Construction (AISC) festgelegt.

Methode 3: Direkte Anzeige der Zugkraft

Die genauesten Methoden sind jene, die versuchen, die Vorspannkraft direkt oder über einen sehr nahen Ersatz zu messen, anstatt sie von einem Eingang wie dem Drehmoment abzuleiten.

• Bolzen dehnen: Dies ist die genaueste verfügbare Methode. Sie behandelt die Schraube wie eine Feder und misst ihre Längenveränderung. Die ursprüngliche Länge des Befestigungselements wird mit einem Mikrometer genau gemessen. Nach dem Anziehen wird sie erneut gemessen. Unter Verwendung der bekannten Materialeigenschaften und der Geometrie der Schraube kann diese Dehnung direkt und sehr genau in eine Vorspannkraft umgerechnet werden. Die Genauigkeit kann innerhalb von ±3% bis ±5% liegen.
• Direkt spannungsanzeigende (DTI) Unterlegscheiben: Dies sind spezielle, geschützte Unterlegscheiben mit kleinen Erhebungen auf einer Seite. Die DTI wird unter den Schraubenkopf oder die Mutter gelegt. Wenn die Schraube angezogen wird, werden die Erhebungen durch die Klemmkraft abgeflacht. Die korrekte Vorspannung wird bestätigt, wenn eine Fühlerlehre nicht mehr in den durch die Erhebungen entstandenen Spalt eingeführt werden kann. Dies bietet eine direkte visuelle und taktile Bestätigung, dass die erforderliche Mindestvorspannung erreicht wurde, mit einer Genauigkeit von oft ±10%.

Tabelle 3: Vergleich der Anzugsverfahren

Diese Tabelle fasst die wichtigsten Merkmale der einzelnen Installationsmethoden zusammen und bietet einen Rahmen für die Auswahl auf der Grundlage der Anwendungsanforderungen.

Analyse der Fehlermodi

Wenn man die Grundsätze der Schraubenmontage nicht versteht und anwendet, führt dies direkt zu vorhersehbaren und oft schwerwiegenden Versagensarten. Durch die Untersuchung dieser Fehler können wir die realen Folgen eines falschen wissenschaftlichen Ansatzes erkennen und die Bedeutung eines auf die Klemmlast ausgerichteten Ansatzes unterstreichen.

Versagen durch Schwingungsauflockerung

Dies ist die häufigste Fehlerart bei Verbindungen, die Vibrationen oder wiederholten seitlichen Belastungen ausgesetzt sind. Die technische Ursache ist eine unzureichende Vorspannkraft. Die Vorspannkraft erzeugt eine Reibungskraft zwischen den Gelenkflächen, die jeder Gleitbewegung entgegenwirkt. Wenn eine äußere seitliche Kraft groß genug ist, um diese Reibung zu überwinden, kommt es zu einem kleinen Schlupf. Durch diesen Schlupf werden die Gewinde kurzzeitig entlastet, so dass sich die Mutter um einen sehr kleinen Betrag drehen kann. Über Tausende oder Millionen von Zyklen hinweg summieren sich diese winzigen Drehungen und führen zu einem vollständigen Verlust der Vorspannung und einer Trennung der Verbindung. Dies ist eine direkte Folge der Angabe einer zu niedrigen Vorspannkraft oder, was noch häufiger vorkommt, der Nichterreichung der angegebenen Vorspannkraft aufgrund einer Unterschätzung der Reibung (Überschätzung des K-Faktors).

Scheitern durch Überlastung

Zu dieser Kategorie gehören das Ablösen von Gewinden und der Bruch von Befestigungselementen während oder nach der Montage. Die technische Ursache ist eine zu hohe Vorspannkraft. Diese tritt auf, wenn die in der Schraube induzierte Zugspannung ihre Materialgrenzen überschreitet. Wenn die Spannung die Streckgrenze der Schraube übersteigt, dehnt sie sich dauerhaft aus (gibt nach), verliert ihre elastischen Eigenschaften und ihre Fähigkeit, die Vorspannkraft zu halten. Übersteigt die Spannung die Zugfestigkeit, bricht die Schraube.

Dies ist das klassische Ergebnis einer Unterschätzung des K-Faktors. Die häufigste Ursache ist, wie bereits erwähnt, die Anwendung eines Schmiermittels auf eine Verbindung mit einer "trockenen" Drehmomentangabe. Ein Monteur, der einen Drehmomentschlüssel verwendet, wird den erwarteten Widerstand spüren, aber die verringerte Reibung bedeutet, dass ein viel höherer Anteil dieses Drehmoments in eine Schraubendehnung umgewandelt wird. Der Monteur kann einen plötzlichen Verlust des Widerstands spüren - ein "weiches" oder "breiiges" Gefühl - wenn der Drehmomentschlüssel weitergedreht wird. Dies ist ein kritisches Warnsignal dafür, dass das Gewinde des Befestigungselements oder das Gewinde des Grundmaterials abschert und abreißt.

Versagen durch Ermüdung

Ermüdungsbruch ist eine subtilere und gefährlichere Form, die bei Verbindungen auftritt, die wiederholten Zugbelastungen ausgesetzt sind. Die Ermüdungslebensdauer einer Schraube hängt entscheidend davon ab, dass eine hohe Vorspannkraft erreicht wird. Wenn eine Verbindung ordnungsgemäß vorgespannt ist, werden die eingespannten Komponenten zusammengedrückt. Wenn eine äußere Zuglast aufgebracht wird, muss sie zunächst diese Kompression überwinden, bevor sie der Schraube eine signifikante zusätzliche Last hinzufügen kann. Daher erfährt eine hoch vorgespannte Schraube nur einen kleinen Bruchteil der äußeren Laständerungen.

Wenn die anfängliche Vorspannkraft gering ist, wird die Schraube bei jedem Belastungszyklus einem viel größeren Spannungsbereich ausgesetzt. Durch diese wiederholte Be- und Entlastung, selbst wenn die Spitzenspannung weit unter der Bruchfestigkeit der Schraube liegt, entsteht und wächst ein mikroskopischer Riss, typischerweise an einem Spannungskonzentrationspunkt wie dem ersten Gewindeeingriff. Mit der Zeit wächst dieser Riss, bis der verbleibende Querschnitt der Schraube die Last nicht mehr tragen kann und sie plötzlich und ohne Vorwarnung versagt. Dies ist ein direktes Versagen der Vorspannkraft. Eine Verbindung, die bei der Montage sicher erscheint, kann eine tickende Zeitbombe sein, wenn die Vorspannung nicht ausreicht.

Schlussfolgerung: Eine Mentalität, bei der die Last zuerst geklemmt wird

Die Reise durch die Wissenschaft der Schraubenmontage offenbart eine klare und unbestreitbare Wahrheit: Erfolgreiche und zuverlässige Schraubverbindungen entstehen durch die Konzentration auf die Vorspannkraft und nicht durch die blinde Anwendung eines Drehmomentwertes aus einer Tabelle. Wir haben gesehen, dass das Drehmoment lediglich ein indirektes, ineffizientes und höchst variables Mittel zum Zweck ist. Die eigentliche Arbeit bei der Sicherung einer Verbindung wird durch die Spannung oder Vorspannung geleistet, die im Verbindungselement erzeugt wird.

Die Zuverlässigkeit der gebräuchlichsten Einbaumethode, der Drehmomentkontrolle, hängt vollständig von der Reibung ab. Das Verständnis und die sorgfältige Kontrolle der Variablen, die diese Reibung beeinflussen - Schmierung, Oberflächenbeschaffenheit, Installationsgeschwindigkeit und Materialbeschaffenheit - ist kein optionales Extra, sondern eine nicht verhandelbare Voraussetzung für jede kritische Anwendung. Wenn die Folgen eines Versagens signifikant sind, müssen wir zu zuverlässigeren Methoden wie der Drehung der Mutter oder der direkten Spannungsanzeige übergehen.

Die hier erörterten Grundsätze bilden die Grundlage für die Vermeidung von Schwingungslockerungen, Überlastungsausfällen und katastrophaler Ermüdung. Wenn Ingenieure, Techniker und Konstrukteure dieses Wissen verstehen, können sie veraltete Praktiken hinter sich lassen und die Sicherheit und Integrität ihrer mechanischen Baugruppen gewährleisten. Fragen Sie bei jeder kritischen Verbindung nicht mehr "Wie hoch ist das Drehmoment?", sondern "Wie hoch ist die erforderliche Vorspannkraft und welches ist die zuverlässigste Methode, um sie zu erreichen?"

• https://www.engineeringtoolbox.com/ Engineering ToolBox - Rechner für Schraubendrehmoment und Vorspannkraft
• https://www.sae.org/ SAE International - Drehmoment-Zug-Normen für Verbindungselemente
• https://www.portlandbolt.com/ Portland Bolt - Technische Schraubendrehmomenttabellen
• https://www.engineersedge.com/ Engineers Edge - Tabellen und Berechnungen für Anzugsmomente von Befestigungselementen
• https://www.nord-lock.com/ Nord-Lock Group - Technische Ressourcen für Vorspannung und Schließkraft
• https://webstore.ansi.org/ ANSI - Amerikanische nationale Normen für Anzugsmomente von Befestigungselementen
• https://www.iso.org/ ISO - Internationale Normen für Gewindeverbindungselemente
• https://mechanicalc.com/ MechaniCalc - Referenz zur Analyse von Schraubverbindungen
• https://engineering.stackexchange.com/ Engineering Stack Exchange - Fragen und Antworten zur Konstruktion von Befestigungselementen
• https://www.aftfasteners.com/ AFT Fasteners - Schraubendrehmomenttabelle Referenzhandbuch