Vorspannkraft und Anziehdrehmoment

Eine Schraubenverbindung hält nicht durch das Gewinde, sondern durch die Kraft, mit der sie die Bauteile zusammenpresst: die Vorspannkraft. Beim Anziehen wird die Schraube wie eine Feder gedehnt, die Bauteile werden gestaucht, und solange die Betriebskraft kleiner bleibt als die Vorspannkraft, bleiben die Flächen aufeinander, die Verbindung ist dicht, rutscht nicht und die Schraube spürt von der wechselnden Last nur einen kleinen Teil. Ziel der Montage ist deshalb, eine definierte Vorspannkraft zu erreichen, üblicherweise etwa 70 bis 90 Prozent der Streckgrenze der Schraube.

Vom Drehmoment zur Kraft

Das Anziehdrehmoment ist das gebräuchliche Mittel, die Vorspannkraft zu erzeugen, aber ein unsicheres: Etwa 90 Prozent des Moments werden in Reibung im Gewinde und unter dem Kopf oder der Mutter verbraucht, nur rund 10 Prozent dehnen die Schraube. Die Reibungszahl schwankt je nach Oberfläche, Schmierung und Beschichtung zwischen 0,08 und 0,25, und mit ihr die erreichte Kraft. Deshalb schreiben Spezifikationen eine Beschichtung mit Reibungszahlfenster vor, und deshalb sind die Drehmomenttabellen in Katalogen nur für die angegebene Reibungszahl gültig.

Anziehverfahren

• Drehmomentgesteuert: Einfach, aber mit der größten Streuung.
• Drehwinkelgesteuert: Nach dem Fügemoment um einen festen Winkel weiterdrehen; weitgehend reibungsunabhängig.
• Streckgrenzgesteuert: Das Werkzeug erkennt das Fließen der Schraube; nutzt die Festigkeit voll aus.
• Hydraulisch vorgespannt: Ein Spannzylinder dehnt die Schraube, die Mutter wird ohne Reibung nachgedreht; Standard bei großen Flanschen, Turbinen und Windanlagen, dafür braucht der Bolzen ein verlängertes Gewindeende.
• Längenmessung oder Ultraschall: Die Dehnung wird direkt gemessen, am genauesten.

Vorspannung halten

Setzen der Oberflächen, Kriechen bei Temperatur und Wärmedehnung nehmen der Verbindung Vorspannkraft. Lange, dehnbare Schrauben verlieren weniger als kurze, steife: Dehnschrauben nach DIN 2510 und Dehnhülsen sind genau dafür gebaut. Gerollte Gewinde und geschmiedete Köpfe sorgen dafür, dass die Schraube die hohe Vorspannung auf Dauer erträgt.

Was Sie angeben sollten

Geforderte Vorspannkraft oder Anziehverfahren, Reibungszahlfenster und Beschichtung, Festigkeitsklasse, Klemmlänge, Betriebstemperatur; bei hydraulischem Vorspannen den Gewindeüberstand für den Spannzylinder.