In verschiedenen BauprojektenBolzenDie Auswahl erfordert die systematische Berücksichtigung mehrerer Faktoren wie Struktureigenschaften, Belastungseigenschaften und Umgebungsbedingungen. Zunächst muss der Schraubentyp entsprechend den funktionalen Anforderungen des Verbindungsteils bestimmt werden: Sechskantschrauben sind universelle Befestigungselemente und eignen sich für die meisten herkömmlichen Verbindungsszenarien; Flanschschrauben können mit ihrer integrierten Dichtung den Kontaktflächendruck effektiv verteilen und werden häufig verwendet, um ein Lösen bei Vibrationen zu verhindern; Ankerschrauben werden speziell zur Verankerung von Gerätesockeln und Betonfundamenten verwendet, und ihre Einbettungstiefe und Hakenstruktur müssen entsprechend der Gerätebelastung genau berechnet werden. Bei Verbindungsknoten, die Scherkräften ausgesetzt sind, kann die Verwendung von Scharnierlochschrauben die Scherfestigkeit deutlich verbessern, und hochfeste Schrauben für Stahlkonstruktionen übertragen Lasten durch die durch die Vorspannkraft erzeugte Reibungskraft, was sich zum zentralen Verbindungsverfahren moderner Stahlkonstruktionen entwickelt hat.
Die Wahl der Schraubenfestigkeitsklasse steht in direktem Zusammenhang mit der strukturellen Sicherheit. Bei den gängigen Güteklassen 4.8, 8.8 und anderen Bezeichnungen entspricht der Wert vor dem Komma 1/100 der nominalen Zugfestigkeit, der Wert nach dem Komma die Streckgrenzenquote. Für gewöhnliche mechanische Verbindungen werden meist Schrauben aus Kohlenstoffstahl der Güteklasse 8.8 verwendet, deren Zugfestigkeit von ca. 800 MPa den meisten statischen Belastungsanforderungen gerecht wird. Bei Betriebsbedingungen mit wechselnden Belastungen oder Stoßbelastungen ist eine Aufrüstung auf hochfeste Schrauben der Güteklasse 10.9 oder sogar 12.9 erforderlich. Es ist zu beachten, dass sich das Festigkeitssystem von Edelstahlschrauben von dem von Kohlenstoffstahl unterscheidet. Beispielsweise steht die 70 in der Bezeichnung A2-70 für eine Mindestzugfestigkeit von 700 MPa. Bei der Auswahl sollte besonders auf die Unterschiede zum Standardsystem geachtet werden.
Die Materialauswahl erfordert eine umfassende Berücksichtigung der mechanischen Eigenschaften und der Umweltverträglichkeit. Q235-Kohlenstoffstahlschrauben sind am wirtschaftlichsten, weisen jedoch eine geringe Korrosionsbeständigkeit auf und eignen sich daher nur für trockene Innenräume. 35CrMo-Legierungsstahl erreicht durch Wärmebehandlung eine hervorragende Festigkeits- und Zähigkeitsanpassung und wird häufig für Verbindungen von Hochleistungsgeräten verwendet. Edelstahl der A4-80-Serie ist aufgrund seiner hervorragenden Säure- und Laugenbeständigkeit die erste Wahl für chemische Geräte. In Hochtemperaturumgebungen können Schrauben aus Nickellegierungen ihre mechanischen Eigenschaften stabil halten, während für niedrige Temperaturen austenitischer Edelstahl mit guter Tieftemperaturzähigkeit gewählt werden sollte. Bei Kontakten unterschiedlicher Metalle mit der Gefahr elektrochemischer Korrosion muss der Korrosionskreislauf durch passende Materialien oder isolierende Dichtungen blockiert werden.
Die Oberflächenbehandlung beeinflusst direkt die Haltbarkeit und Anpassungsfähigkeit von Schrauben an die Arbeitsbedingungen. Feuerverzinken erzeugt eine Schutzschicht von ca. 85 μm, die für den Einsatz im Freien geeignet ist. Dacromet-Beschichtungen sind korrosionsbeständig und temperaturbeständig und werden häufig unter anspruchsvollen Bedingungen, wie z. B. bei Fahrzeugchassis, eingesetzt. Die durch die Phosphatierung entstehende mikroporöse Struktur fördert die Haftung der nachfolgenden Beschichtung und wird häufig in Kombination mit Rostschutzöl in mechanischen Anlagen eingesetzt. In korrosiven Meeresumgebungen bieten Zink-Nickel-Legierungsbeschichtungen einen besseren Schutz als herkömmliche Verzinkungen, während das Zinkdiffusionsverfahren die Gewindegenauigkeit besser erhält. Es ist zu beachten, dass bei der Galvanisierung hochfester Schrauben die Gefahr der Wasserstoffversprödung besteht. Eine Dehydrierung ist in der Regel innerhalb von 24 Stunden nach der Beschichtung erforderlich.
Die Auswahl von Schrauben erfordert ein umfassendes Verständnis der Eigenschaften des gesamten Verbindungssystems. Ingenieure müssen zunächst die spezifischen Belastungsarten der Struktur, die Bedingungen der tatsächlichen Einsatzumgebung und die Möglichkeit späterer Wartung analysieren. Zur zusätzlichen Überprüfung der Belastungsbedingungen wichtiger Teile kann eine Computersimulation eingesetzt werden. Dank des technologischen Fortschritts können heute spezielle Sensoren installiert werden, um den festen Sitz und die Korrosion von Schrauben in Echtzeit zu überwachen. Dies ist insbesondere für die Wartung wichtiger Verbindungsteile hilfreich. Diese Managementmethode über den gesamten Lebenszyklus der Schraube verlagert die Schraubenauswahl von der Beurteilung durch Erfahrungswerte hin zu einer wissenschaftlich fundierten, datengestützten Entscheidungsfindung.
Veröffentlichungszeit: 21. März 2025