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Was versteht man unter Vibrationen, und wie führen diese zu einem Lösen von Verbindungselementen? Die Antwort auf diese Fragen scheint vielleicht offensichtlich zu sein. Erst wenn man den mechanischen Vorgang des Lösens durch Vibrationen wirklich versteht, kann man jedoch Schritte zu deren Vermeidung einleiten.

Stellen Sie sich dafür einen Holzklotz auf einer Rampe vor. Der Neigungswinkel der Rampe ist so niedrig, dass der Holzklotz auf ihr liegenbleibt. Jetzt schlagen wir wiederholt mit einem Hammer auf die Rampe, nicht zu fest, aber fest genug, dass der Holzklotz jedes Mal etwas in die Höhe springt und so langsam die Rampe herunter „rutscht“. Genauso verursacht auch die Vibration das Lösen eines Gewindes. Bei jeder Vibration wird der Druck zwischen Holzklotz und Rampe (oder in unserem Fall zwischen den Gewindeflanken) kurz, aber wiederholt, verringert, und der Klotz „rutscht“ die Rampe herunter.

Verwenden wir nun einen schwereren Holzklotz, wird eine stärkere Vibration benötigt, damit er die Rampe herunter rutscht. Das ist gleichbedeutend mit einer gesteigerten Vorspannkraft in der Schraubverbindung. In beiden Fällen gilt jedoch: Sind Amplitude und Frequenz der Vibration gross genug, rutscht der Klotz die Rampe herunter, und die Schraubverbindung löst sich.

Eine letzte Denkübung zum Schluss: Wenn wir nun von oben Druck auf den Holzklotz ausüben, sodass er nicht in die Höhe springen und auf der Unterseite einen Reibungsverlust erleiden kann, dann rutscht er auch nicht die Rampe herunter. Doch wie können wir dies nun auf eine Schraubverbindung anwenden? Bei typischen Schraubverbindungen mit Mutter und Schraube ist immer ein gewisses Gewindespiel vorhanden, um eine einfache Montage zu ermöglichen. Dadurch entstehen kleine Spalten auf der Gewinderückseite. Um diese Gewindespalten zu vermeiden, können gewindeformende Schrauben verwendet werden, die bei der Montage im Gegenstück ihr eigenes Gewinde formen.

Natürlich können gewindeformende Schrauben nicht für alle Schraubverbindungen verwendet werden. In Bauteilen, in denen ein Lösen durch Vibration ein grosses Risiko darstellt, sind sie jedoch eine gute Alternative.

Wenn Sie mehr darüber erfahren möchten, wie Sie ein Lösen durch Vibration vermeiden können, wenden Sie sich bitte unter ProvenProductivity@bossard.com an uns.

Doug Jones
Applications Engineer
djones@bossard.com

Die Auswahl von Werkzeugen zum Anziehen von Schrauben auf dem Markt ist sehr groß. So finden Sie im Handel Drehmomentschlüssel, Schlagschrauber, Impulsschrauber und DC-Schraubendreher. Jedem dieser Werkzeuge kann dabei eine gewisse Genauigkeit zugeordnet werden (siehe Tabelle unten). Doch was bedeutet diese Genauigkeit nun in Bezug auf das Werkzeug und – noch wichtiger – welche Auswirkung hat dies auf den Endverbraucher?

Lassen Sie uns anhand eines Beispiels verdeutlichen, wie wichtig die Werkzeuggenauigkeit für die letztendliche Vorspannkraft einer Verbindung ist. Dafür nehmen wir an, dass eine normierte M8-Schraube der Festigkeitsklasse 8.8 mit drei verschiedenen Werkzeugen und Genauigkeiten von 10 %, 20 % und 50 % bis zu ihrer vollen Vorspannkraft angezogen werden soll. Alle anderen Variablen bleiben dabei über alle drei Fälle hinweg gleich (es wird vorausgesetzt, dass der Reibungskoeffizient zwischen 0,09 und 0,14 liegt). Die für die Konstruktion der Baugruppe benötigte Mindestvorspannkraft wird mit 3,8 kN veranschlagt. Die maximal empfohlene Vorspannkraft, die unabhängig von der Werkzeuggenauigkeit erzielt werden kann, liegt bei 18,7 kN (etwa 75 % der Streckgrenze). Wird die M8 nun mit einem Werkzeug mit einer Genauigkeit von 20 % angezogen, verfügt die Schraube über eine Mindestvorspannkraft von 7,7 kN. Mit einem Werkzeug der Genauigkeit von 10% angezogen, verfügt die gleiche Schraube über eine Mindestvorspannkraft von 9,4 kN. Die jeweiligen Mittelwerte liegen bei 11,3 kN, 13,2 kN und 14,1 kN. Kurz gesagt, bedeutet das, dass Sie durch Anpassung der Genauigkeit Ihres Werkzeugs eine allgemein einheitlichere Vorspannkraft sowie eine höher angelegte Vorspannkraft für die gleiche Schraube erzielen können.

Wurde vor der Konstruktion Ihrer Bauteile keine Drehmoment-Analyse durchgeführt, gilt als Faustregel, dass eine Werkzeuggenauigkeit von 20 % angenommen werden kann. Auf jeden Fall ist es immer von Vorteil, die Genauigkeit eines Werkzeugs zu kennen, da Sie Ihre Verbindungselemente so optimal nutzen können. Sie möchten Ihre Vorspannkraft mit Werkzeuggenauigkeit berechnen? Dann besuchen Sie uns unter www.Bossard.com/application-engineering/fastener-expert-tools. Dort finden Sie eine Auswahl von Rechnern, die Ihnen bei der Konstruktion Ihrer Bauteile behilflich sein könnten.

Brandon Bouska
Application Engineer
bbouska@bossard.com

Eines der wichtigsten Themen, die wir in diesem Blog bisher besprochen haben, ist der Reibungskoeffizient, und welche Auswirkung dieser auf Ihre Schraubverbindung haben kann. Offensichtlich verfügen nicht alle Beschichtungen über die gleichen Reibungsmerkmale. So weisen einige Verbindungselemente eine geschmierte und andere eine ungeschmierte Deckschicht auf (höherer Reibwert). Doch wie wirkt sich dies nun auf Ihre Schraubverbindung aus? In den meisten Fällen würde es zur Überdehnung und zum Bruch der Schraube kommen, wenn Sie einfach ungeschmierte durch geschmierte Elemente ersetzen. Der Grund dafür ist ein verringerter Reibungskoeffizient. Daraus resultiert bei gleichem Drehmoment eine erhöhte Vorspannkraft, was wiederum zu einem Versagen der Verbindung führen kann.

Warum ist es so wichtig, dieses Zusammenspiel zwischen Reibung und Vorspannkraft in der Schraubverbindung zu beachten? Weil dies zu höheren Herstellungskosten oder sogar zu Reklamationen führen kann.

Wir von Bossard sind in der Lage, Ihre Verbindungen zu testen, um Ihnen aufzuzeigen, wie der Reibungskoeffizient und das Verhältnis zwischen Drehmoment und Vorspannkraft in Ihren Schraubverbindungen zusammenhängen. Dafür besuchen wir Sie gerne vor Ort in Ihrem Betrieb oder laden Sie in eines unserer Engineering Design Center ein. Wenn Sie an weiteren Informationen interessiert sind, wenden Sie sich bitte unter ProvenProductivity@bossard.com an uns.

Jon Dabney
Application Engineer
Jdabney@bossard.com

Da muss der Papa ran, Retter aller kaputten Spielzeuge! Das war ungefähr mein Gedankengang, als ich auf dem Weg war, meiner Tochter ein neues Spielzeug zu kaufen, weil ich beim Reparieren ihres alten Spielzeugs eine falsche Schraube benutzt hatte. Beim Lieblingsspielzeug meiner Tochter hatte sich ein Kunststoffgelenk ständig gelockert – ganz normal bei einem Spielzeug, das über einen längeren Zeitraum hinweg einem 6-jährigen Kind standhalten musste und schon Tausend Mal an der gleichen Stelle repariert wurde. Wer hätte jedoch gedacht, dass die Verbindung von Kunststoffgelenken mit einer Schraube eine wahre Kunst ist? Wussten Sie zum Beispiel, dass das Verhältnis zwischen dem Kernlochdurchmesser und dem Aussendurchmesser der Schraube äusserst wichtig ist? Ist das Loch zu gross, greift das Gewinde nicht richtig, und ist es zu klein, kommt es zu Spannungsrissen im Gegenstück. Auch das Material, in das die Schraube eingedreht wird, muss bei der Berechnung des Kernlochdurchmessers berücksichtigt werden, damit die Schraube richtig sitzt. Ausserdem bringt die Wahl der richtigen Schraube Vorteile mit sich. So sollte Ihre Schraube über ein niedriges Eindrehmoment und ein hohes Überdrehmoment verfügen. Eine hohe Vibrationsbeständigkeit kann auch nicht schaden – insbesondere, wenn man es mit den Spielgewohnheiten seiner 6-jährigen Tochter zu tun hat. Klicken Sie hier um die richtige Schraube zu finden.

Was ist also angesagt, um zum absoluten Helden für Ihr Kind zu werden? Richtig! Bestimmen Sie die richtige Lochgrösse für Ihre Konstruktion. Unsere Experten bei Bossard helfen Ihnen gerne dabei bei der Konstruktion und der Wahl der richtigen Lochgrössen. Worauf warten Sie noch? Die Spielzeuge dieser Welt brauchen Sie! Wenn Sie noch Fragen haben, wenden Sie sich bitte unter ProvenProductivity@bossard.com an uns.

John Syharath
Technical Sales
jsyharath@bossard.com

Verbindungselemente werden in einer grossen Werkstoffvielfalt gefertigt.  Entscheidend für die Wahl des jeweils richtigen Werkstoffs sind Anwendung und Umgebung.  Zu den beliebtesten Optionen gehören jedoch Verbindungselemente aus Stahl und Edelstahl. Alternativen sind Legierungen auf Aluminium-, Kupfer-, Titan-, Nickel- und Kobalt-Basis sowie Lösungen aus Kunststoff. In der nachstehenden Tabelle finden Sie wichtige Parameter, die Sie bei der Wahl des richtigen Werkstoffs für Ihr Projekt berücksichtigen sollten.

Wenn Sie an weiteren Informationen über Werkstoffe für Verbindungselemente interessiert sind, können Sie sich jederzeit unter ProvenProductivity@bossard.com an uns wenden.

Fadi Saliby
Technical Sales Director
FSaliby@bossard.com

Seit Jahren ist die galvanische Verzinkung die standardmässige Oberflächenbehandlung für Verbindungselemente. Zudem war es üblich, das Zink noch mit sechswertigem Chrom zu überziehen, um die Bauteile vor Korrosion zu schützen. Seitdem jedoch die RoHS-Richtlinie zur Beschränkung der Verwendung bestimmter gefährlicher Stoffe in den USA immer mehr an Bedeutung gewinnt, ersetzen viele Beschichter das sechswertige mit dreiwertigem Chrom, das den aktuellen Richtlinien entspricht, jedoch auch einige unerwünschte Nebenwirkungen hat.

Dreiwertiges Chrom ist nicht selbstheilend wie sechswertiges Chrom. Eine Beschädigung durch unsachgemässe Handhabung kann daher schnell die Korrosionsbeständigkeit vermindern, wenn der Stanardoberflächenbehandlung nicht etwas hinzugefügt wird. Dabei handelt es sich häufig um eine Art Versiegelung, die zwar die Korrosionsbeständigkeit erhöht, jedoch auch den Reibungskoeffizienten der Verbindung verändert – in vielen Fällen vermindert sie ihn – insbesondere wenn ein hoher Korrosionsschutz gewünscht wird.

Nun also zurück zu unserer ursprünglichen Frage aus dem Titel: Warum kann es bei meinen verzinkten Schrauben zur Dehnung und zum Brechen kommen? Die einfache Antwort lautet: durch eine „niedrigere Reibung“. Die Frage, die Sie stellen sollten, ist daher: Wie hoch ist der Reibungskoeffizient meiner galvanischen Beschichtung? Ohne weitere Angaben können Sie davon ausgehen, dass sich dieser in den letzten fünf Jahren geändert hat, wodurch Sie in Ihren Schraubenverbindungen eine andere Vorspannkraft erhalten.

Für weitere Informationen darüber, wie Änderungen an ihrer Oberflächenbehandlung die Vorspannkraft beeinflussen können, kontaktieren Sie einfach Bossard unter ProvenProductivity@bossard.com.

Doug Jones
Applications Engineer
djones@bossard.com

Nicht alle Schrauben werden in Verbindung mit Muttern verwendet. So gibt es viele Spezialschrauben, die derart konstruiert sind, dass sie beim Eindrehen in verschiedene Materialien ihr eigenes Gegengewinde schneiden.

Holzschrauben kommen zwar seit vielen Jahren zum Einsatz, ihre standardmässigen Ausführungen eignen sich jedoch häufig nicht für Spanplatten oder MDF-Faserplatten. Standardmässige Holzschrauben verfügen über einen Flankenwinkel von 60° und verdrängen beim Eindrehen in ein vorgebohrtes Loch recht viel Material, um Raum für dieses Gewinde zu machen. Spezialschrauben mit einem engeren Flankenwinkel und einer grösseren Gewindesteigung verursachen weniger Spannung im Holz und bieten eine grössere Auszugskraft, ohne das Material zu beschädigen.

Für weiche Thermoplaste gibt es ähnliche Spezialschrauben mit äusserst scharfkantigen, engwinkligen Gewinden, die sich perfekt für die Montage in gegossenen oder gebohrten Löchern oder in Lochplatten eignen. Härtere Duroplaste erfordern möglicherweise eine Schneidkerbe am Ende der Schraube, um wie ein Gewindebohrer einen Teil des Materials abzutragen.

Schneidschrauben mit Grobgewinde eignen sich hingegen gut für Bleche, für dickeren Stahl werden jedoch gewindefurchende Schrauben mit Feingewinde benötigt. Gewindefurchende Schrauben haben die gleiche Gewindesteigung und Form wie gewöhnliche Schrauben, sodass sie manchmal schwer voneinander zu unterscheiden sind. Spitze und Körper der gewindefurchenden Schrauben verfügen jedoch häufig über eine dreieckige Form, die man spüren kann, wenn man das Gewinde zwischen den Fingern dreht. Diese Schraubengewinde sind zudem normalerweise einsatzgehärtet, sodass sie härter sind als der Stahl, in den sie eingedreht werden.

Ausserdem gibt es ähnliche Schrauben mit speziellen Gewindegeometrien, die direkt in Leichtbaumetalle wie Aluminium und Magnesium eingedreht werden können.

Für weitere Informationen über spezielle Schraubengewinde kontaktieren Sie einfach Bossard unter ProvenProductivity@bossard.com.

Doug Jones
Applications Engineer
djones@bossard.com

Verbindungselemente, die sich lösen und dadurch Probleme verursachen, bereiten sowohl Konstrukteuren als auch Verbrauchern häufig Kopfzerbrechen. Doch wodurch kann ein Lösen eigentlich verursacht werden?

Einer der Hauptgründe für sich lösende Verbindungselemente ist, dass diese nicht richtig angezogen werden, was eine niedrige Vorspannkraft verursacht. Verfügt eine Verbindung nicht über genug Vorspannkraft, um zu verhindern, dass die Fügeteile sich gegeneinander verschieben, kann dies zu selbsttätigem Losdrehen oder Ermüdungsbrüchen führen. Daher ist es wichtig, die Empfehlungen des Herstellers für das richtige Anziehdrehmoment zu befolgen.

Werden für die Verbindung von weicheren Werkstoffen Verbindungselemente mit kleiner Auflagefläche verwendet, kann dies zudem zum Setzen des Schraubenkopfes im Material führen. Mit der Zeit kann dadurch ein Verlust der Vorspannkraft verursacht werden, was wiederum zu einem Lösen der Verbindungen führen kann. Daher ist es wichtig, die zulässige Flächenpressung der Schrauben und Kontaktmaterialien zu kennen und entsprechend zu kombinieren, um ein Setzen zu vermeiden. Geflanschte Kopfschrauben oder gehärtete Unterlegscheiben eignen sich gut, um die Belastung zu verteilen und so dieses Problem zu umgehen. Dabei sollte jedoch beachten werden, dass viele flache Unterlegscheiben nicht hart genug sind, um den Belastungen hochfester Verbindungselemente standzuhalten. Das sollten Sie bei der Wahl Ihrer Unterlegscheiben also unbedingt berücksichtigen!

Vibrationen sind ein weiterer Grund für das Lösen von Verbindungselementen. Bei gut konstruierten Verbindungen mit Mutter und Schraube wird die Schraube sogar leicht gedehnt, um einen gummibandähnlichen Effekt zu erzielen, der zur richtigen Fixierung des Verbindungselements führt. Eine gute Faustregel für Konstrukteure lautet, eine Klemmlänge zu verwenden, die dem 5-fachen des Schraubendurchmessers entspricht, um bei einem richtigen Drehmoment eine gute Dehnung zu erzielen. Auf Verbindungen, die Schwingungen ausgesetzt sind, kann diese Regel allerdings nicht angewandt werden. Dort werden möglicherweise Kerbverzahnungen, spezielle Sicherungsscheiben oder andere Sicherungselemente erforderlich.

Wenn Sie an weiteren Informationen interessiert sind, wie Sie das Lösen von Verbindungselementen vermeiden können, wenden Sie sich bitte unter ProvenProductivity@bossard.com an uns.

Doug Jones
Applications Engineer
djones@bossard.com

„Das sind doch nur Muttern und Schrauben, warum dauert es 26 Wochen, bis ich meine Bauteile erhalte?“ Die Lieferzeiten für Verbindungselemente können frustrierend und schwer zu verstehen sein, wenn man doch einfach in den Baumarkt gehen könnte, um passende Produkte zu finden. Warum also dauert die Lieferung bestimmter Bauteile manchmal so lange?

Genormte handelsübliche Bauteile erfordern natürlich keine lange Lieferzeit. Je nach Bestellmenge und verfügbarem Bestand können Bauteile normalerweise innerhalb von einem Tag bis zu drei Wochen ab Erhalt der Bestellung überall hin ausgeliefert werden. Bei Normteilen mit grossen Mengen oder Sonderteilen kann sich die Lieferzeit jedoch erheblich erhöhen.

So kann es vorkommen, dass Normteile nicht in grossen Mengen vorrätig sind, sodass der Hersteller sie extra auf Bestellung des Kunden anfertigen muss. Die Hersteller von Verbindungselementen planen jedoch für einen ununterbrochenen und effizienten Betrieb ihrer Maschinen. Wenn sie eine Bestellung über einen bestimmten Umfang erhalten, kann es daher sein, dass diese erst in mehreren Wochen bearbeitet werden kann. Das Gleiche gilt für Sonderteile. Bei einer Erstbestellung beträgt die Lieferzeit einheimischer Hersteller für gewöhnlich zwischen 12 und 14 Wochen. Für ausländische Lieferanten muss zudem die Transportzeit berücksichtigt werden, mit der sich die Lieferzeit leicht auf 24 bis 26 Wochen verlängern kann. Häufig ist eine Beschleunigung der Bestellung zwar durchaus möglich, wobei jedoch zusätzliche Gebühren und/oder erhöhte Lieferkosten anfallen, die auch die Gesamtkosten der Teile steigen lassen.

Um lange Lieferzeiten zu vermeiden, kündigen Sie Erstbestellungen daher am besten lange im Voraus an und erstellen einen präzisen Zeitplan für zukünftige Bestellungen.

Wenn Sie an weiteren Informationen über Lieferzeiten für Verbindungselemente interessiert sind, können Sie sich jederzeit unter ProvenProductivity@bossard.com an uns wenden.

Doug Jones
Applications Engineer
djones@bossard.com

Warum sind manche Verbindungselemente so viel teurer als andere? Mit dieser Frage haben viele im Einkauf tätige Fachleute und Ingenieure zu kämpfen. So muss man zur Beantwortung der Frage zunächst wissen, dass viele Faktoren zu den endgültigen Kosten eines Verbindungselements beitragen.

Normierte, leicht erhältliche Verbindungselemente sind meistens etwas kostengünstiger. Bei der kleinsten Abweichung von der Norm – sei es hinsichtlich der Gewindelänge, einer speziellen Oberflächenbearbeitung oder einer geringfügig anderen Abmessung – werden jedoch kostenaufwendige Änderungen oder Sonderanfertigungen erforderlich. Dadurch können die Kosten pro Bauteil leicht verdoppelt oder sogar verdreifacht werden.

Die Menge ist ein weiterer wichtiger Faktor für einen günstigen Preis. In der Regel gibt es drei Preise für ein Bauteil, je nachdem ob es sich um eine kleine, mittlere oder grosse Menge handelt. Dabei liegt für Schrauben von M5–M12 (1/4″–1/2″) eine grosse Menge bei über 250.000 Stück, eine kleine Menge bei unter 1.000 Stück und eine mittlere Menge zwischen diesen beiden Werten. Viele Hersteller arbeiten zudem mit auf dem Gewicht basierenden Mindestbestellmengen für ungenormte Bauteile. So gilt für sondergefertigte Verbindungselemente häufig eine Mindestbestellmenge von etwa 900 Kilo.

Was macht den Einkauf von nichtgenormten Verbindungselementen erforderlich? Häufig liegt der Grund darin, dass Sie eine bestimmte Oberflächenbearbeitung oder Beschichtung des Verbindungselements benötigen. Die meisten handelsüblichen Verbindungselemente sind verzinkt, was für Innenanwendungen, bei denen Feuchtigkeit keine Rolle spielt, auch absolut ausreichend ist. Erfordert Ihre Anwendung jedoch eine höhere Korrosionsbeständigkeit, wird die Oberflächenbehandlung plötzlich wichtig, und standardmässige Verbindungselemente reichen nicht mehr aus. In Anbetracht der diversen Kundenanforderungen gibt es natürlich jede Menge hochspezialisierter Oberflächenbehandlungen. Diese können Sie jedoch teuer zu stehen kommen, wenn Sie nur eine kleine Menge benötigen.

Wenn Sie an weiteren Informationen über die kostentreibenden Faktoren von Verbindungselementen interessiert sind, wenden Sie sich bitte unter ProvenProductivity@bossard.com an uns.

Doug Jones
Applications Engineer
djones@bossard.com