Industrielle Befestigungselemente sind Bauteile, die zwei oder mehr Objekte mechanisch miteinander verbinden. Bolzen, Muttern, Schrauben, Unterlegscheiben, Nieten und Stifte erfüllen jeweils spezifische Funktionen in Baugruppen, die von Stahlkonstruktionen bis hin zu Gehäusen für Präzisionselektronik reichen. Die Aufgabe eines Befestigungselements ist einfach – Dinge zusammenzuhalten –, doch die Technik hinter der Materialauswahl, der GewindegEOMETRIE und der Lastverteilung entscheidet darüber, ob eine Verbindung zuverlässig ist oder zu einem Versagenspunkt wird. GUXIANG liefert Befestigungselemente, die speziell für diese Anforderungen entwickelt wurden.
Wählt man das falsche Befestigungselement, opfert man die Verbindungsfestigkeit zugunsten einer kostengünstigen Stückliste. Eine Fehlanpassung der Gewindesteigung führt unter Drehmomentbelastung zu Abrieb. Eine unterdimensionierte Beschichtung besteht den Salznebel-Test nach 200 Stunden nicht, obwohl die Spezifikation 500 Stunden vorsah. Eine Schraube mit einer Streckgrenze unterhalb der geforderten Klemmkraft lockert sich im Laufe von Temperaturwechselzyklen und löst sich. Jede Versagensart – Scherung, Ermüdung, Spaltkorrosion, Wasserstoffversprödung – lässt sich auf eine Auswahlentscheidung zurückführen, die auf dem Papier getroffen wurde, bevor das erste Bauteil ausgeliefert wurde.
Sechskantschrauben. Sechskantschrauben mit Teilgewinde und Vollgewinde gemäß ISO 4014 / 4017 nehmen Scher- und Zugkräfte in konstruktiven Verbindungen auf. Die Festigkeitsklassen 8.8, 10.9 und 12.9 decken die meisten Anwendungsfälle ab. Die Geometrie des Sechskantkopfes ermöglicht den Zugang mit Standardschlüsseln in offenen Baugruppen.
Sechskantmuttern. Bilden zusammen mit Schrauben eine Klemmverbindung. Muttern der Festigkeitsklassen 8, 10 und 12 entsprechen den entsprechenden Schraubenklassen. Drehmoment-Sicherungsmuttern mit Nyloneinsätzen oder verformtem Gewinde verhindern ein Lösen durch Vibrationen, ohne dass zusätzliche Sicherungselemente erforderlich sind.
Flachunterlegscheiben. Sie verteilen die auf den Schraubenkopf wirkende Belastung auf die gesamte Verbindungsfläche und verhindern so ein Einsinken in weiche Untergründe. Flachunterlegscheiben nach DIN 125 / ISO 7089 aus Stahl und Edelstahl sind die Allrounder. Überdimensionierte Unterlegscheiben reduzieren den Flächenpressdruck auf Langlöcher.
Federscheiben. Spaltringe und gezahnte Sicherungsscheiben erzeugen unter dem Schraubenkopf eine Federspannung, um die Vorspannung auch bei Vibrationsbelastungen aufrechtzuerhalten. Spaltringe nach DIN 127 aus Federstahl dienen als universelle Sicherung gegen Lösen. Nicht empfohlen für kritische Verbindungen mit hoher Vorspannung, bei denen direkt anzeigende Spannscheiben vorzuziehen sind.
Blindnieten. Dauerhafte mechanische Befestigungselemente, die von einer Seite der Baugruppe aus angebracht werden. Offene, geschlossene und strukturelle Nieten kommen sowohl in der Blechbearbeitung als auch in strukturellen Anwendungen zum Einsatz. Das Material des Dorns – Stahl, Edelstahl, Aluminium – bestimmt die Scher- und Klemmwerte. Ausführungen mit Kuppelkopf, großem Flansch und Senkkopf.
Innensechskantschrauben. Zylindrischer Kopf mit Innensechskant gemäß ISO 4762 / DIN 912. Höhere Zugfestigkeit als Sechskantschrauben gleichen Durchmessers aufgrund der Vergütung aus legiertem Stahl. Einsatz in Werkzeugmaschinenvorrichtungen, Werkzeugsätzen und kompakten Baugruppen, bei denen der Platz für einen Außenschlüssel begrenzt ist.
Gewindestangen und Gewindestifte. Stangen mit durchgehendem Gewinde in Längen von bis zu 3 Metern, die als Zugelemente bei der Verankerung in Beton und bei der Verschraubung von Rohrflanschen dienen. Beidseitig mit Gewinde versehene Gewindestifte mit unterschiedlichen Gewindelängen an jedem Ende eignen sich für Blindlochverbindungen. Gewindestifte der Güteklasse B7 / B7M werden vorwiegend bei petrochemischen Flanschverbindungen eingesetzt.
Kegelstifte und Passstifte. Präzisionsausrichtungselemente, die die zu verbindenden Bauteile vor dem Verschrauben positionieren. Gehärtete und geschliffene Passstifte gemäß ISO 8734 behalten ihre Position auch unter Scherbeanspruchung bei. Kegelstifte mit einer Konizität von 1:50 sorgen für eine selbstsichernde Ausrichtung in montageunsicheren Aufbauten wie Vorrichtungs- und Halteplatten.
Berechnen Sie die erforderliche Klemmkraft und wählen Sie anschließend ein Befestigungselement aus, dessen Prüfkraft diese um einen Sicherheitsfaktor von 1,5 bis 2,0 übersteigt. Schrauben der Festigkeitsklasse 8.8 sind für allgemeine strukturelle Belastungen ausgelegt. Die Festigkeitsklasse 10.9 ist für höhere Vorspannkräfte ausgelegt. Bei Schrauben der Festigkeitsklasse 12.9 besteht unter galvanisierten Bedingungen die Gefahr der Wasserstoffversprödung – daher ist bei deren Verwendung Vorsicht geboten.
Feuerverzinkung gemäß ASTM A153 gewährleistet eine Lebensdauer von über 50 Jahren in ländlichen Umgebungen und 20–30 Jahren in industriellen Umgebungen. Eine Zink-Nickel-Galvanisierung mit dreiwertiger Passivierung erreicht gemäß ISO 9227 mehr als 720 Stunden im neutralen Salznebel-Test. Edelstahl 316 macht eine Beschichtung bei Meeres- und chemischer Beanspruchung vollständig überflüssig.
Anaerobe Schraubensicherungsmittel (Loctite 242/271) schneiden bei Schwingungsprüfungen gemäß DIN 65151 besser ab als mechanische Sicherungsscheiben. Sicherungsscheiben verlieren ihre Vorspannung bereits nach den ersten Belastungszyklen. Verwenden Sie Gewindesicherungsmittel für kritische Verbindungen und Sicherungsmuttern mit festem Drehmoment, bei denen eine häufige Demontage erforderlich ist.
Technisch möglich, jedoch nicht empfehlenswert. Galvanische Korrosion beschleunigt sich, wenn unterschiedliche Metalle in Gegenwart von Feuchtigkeit miteinander in Kontakt kommen. Eine Edelstahlschraube mit einer verzinkten Stahlmutter bildet eine Zelle, in der das Zink schnell als Opfermetall abgetragen wird. Verwenden Sie Materialien gleicher Art oder setzen Sie Isolierunterlegscheiben und Dichtmittel ein.
Die Hauptursachen sind Einbettungsrelaxation und Temperaturwechselbeanspruchung. Nach dem anfänglichen Anziehen glätten sich Oberflächenunebenheiten an den Gewinden und unter dem Kopf, wodurch sich die Klemmlänge um einige Mikrometer verringert – genug, um die Vorspannung unter die Schwelle für die Trennung der Verbindung zu senken. Durch korrektes Anziehen bis zum Streckmoment und anschließende Setzzyklen lässt sich dieser Effekt minimieren.
Eineinhalb bis drei volle Gewindegänge gemäß den Richtlinien der ASME B18.2.1. Bei weniger als einem Gewindegang besteht die Gefahr, dass das Gewinde unter Last nicht vollständig ineinander greift. Mehr als drei Gewindegänge bringen keine zusätzliche Festigkeit, führen zu Materialverschwendung und verursachen Platzprobleme bei engen Baugruppen.
