Was ist Thread-Galling und wie kann es verhindert werden?
Was bedeutet Thread-Galling?
Gewindeverschleiss, auch „Kaltschweißen“ genannt, ist eine Form von adhäsivem Verschleiß, der bei der Bewegung von Bauteilen auftritt und häufig zu festsitzenden Muttern und festsitzenden Schrauben führt . Es gibt mehrere Ursachen für das Verrutschen von Gewinden und Möglichkeiten, dies zu verhindern. Bevor wir uns mit den Tipps zum Schutz vor dem Festfressen von Schrauben befassen, schauen wir uns an, warum es wichtig ist, ein Festfressen von Edelstahl zu vermeiden.
Warum ist Reiben ein Problem?
Bei statischen Verbindungselementen kann es zu korrodierten Komponenten kommen, die sich lösen oder brechen. Die Folgen eines Verklemmens bei der Betätigung sind weitaus schwerwiegender, da die Maschine von der Bewegung des Bauteils abhängig ist.
In einer CNC-Maschine bewegt die Leitspindel beispielsweise den Revolver bei jeder Umdrehung der Spindel um ein genaues Inkrement. Daher bedeutet ein durchbrochenes Gewinde, dass die Teile nicht mehr auf exakte Längen- und Durchmesserabmessungen bearbeitet werden können.
Wodurch wird das Gewinde beschädigt?
Technische Bauteile, die aus Edelstahl, Aluminium und Titan gefertigt sind, haben einen sich selbst bildenden schützenden Oxidfilm. Wenn diese schützende Oxidschicht abgerieben oder abgekratzt wird, kommen die Metalle in direkten Kontakt miteinander und beginnen zu gallen. Das anhaftende Metall wird durch den Bewegungsdruck verursacht, der beim Anziehen des Verschlusses entsteht, was zu einem Festziehen des Gewindes führt.
Was passiert eigentlich, wenn ein Verschluss zu verkleben beginnt?
Ein Verkleben der Verbindungselemente tritt auf, wenn die Oberflächenbehandlungen, z. B. Oxide, durch Reibung vorübergehend zerfallen und die Metalle in direkten Kontakt miteinander kommen. Die Oxide an der Oberfläche verstopfen das Gewinde und die mikroskopisch kleinen Höhepunkte schern und verkleben sich, wenn die Oberflächen aneinander vorbeigleiten, wodurch die Hitze und die Reibung zunehmen.
Bei fortgesetztem Anziehen führt der erhöhte Druck dazu, dass immer mehr Material von den Gewinden abgeschert wird. Dies setzt sich fort, indem es noch mehr verstopft, geschert und verriegelt, bis die Fäden zerstört sind und der Verschluss feststeckt. Es ist dann fast unmöglich, das Befestigungselement zu entfernen, ohne die Mutter abzuschneiden.
In der folgenden Liste finden Sie Möglichkeiten, das Anhaften oder Festklemmen von Schrauben zu verhindern, sowie Vorschläge zur Verbesserung der Korrosions- und Abriebfestigkeit.
So verhindern Sie, dass Befestigungselemente aus Edelstahl verkleben
- Verwenden Sie verschiedene Legierungsgrade oder Materialtypen
Technische Bauteile aus austenitischem Edelstahl neigen zur Gallenbildung. Wenn Sie sie daher mit einem Material verbinden, das eine andere Härte hat, wie z. B. eine Duplex-Edelstahlmutter, wird das Risiko von Abrieb erheblich reduziert.
Duplex-Edelstahl besteht üblicherweise zu 50% aus Austenit und zu 50% aus Ferrit. Diese härten unterschiedlich schnell aus und haben eine andere kristalline Struktur und mikroskopische Oberflächenstruktur.
Anwendungen, bei denen dieselben Legierungen miteinander verbunden werden, können anfälliger für Abrieb sein als solche, bei denen unterschiedliche Legierungsgrade oder Materialien verwendet werden. Dies wird dadurch verursacht, dass sich die mikroskopisch kleinen Spitzen in die andere Oberfläche einhaken und wie ein Klettverschluss miteinander verbinden.
Weitere Informationen zu den kristallinen Strukturen von Edelstählen finden Sie in unserem Artikel: Der Unterschied zwischen ferritischen austenitischen und martensitischen Edelstählen.
- Verlangsamen Sie die Anzugsgeschwindigkeit
Die Drehmomentspezifikation des Verbindungselements muss eingehalten werden, aber eine erhebliche Verlangsamung der Anzugsgeschwindigkeit hilft dabei, ein Festklemmen der Schrauben zu verhindern.
Dieser Punkt gilt insbesondere für Kontermuttern mit Nyloneinsatz und Muttern mit Gegendrehmoment, die bei der Montage ein hohes Maß an Reibung und Hitze erzeugen.
- Verwenden Sie für die Installation Handwerkzeuge
Eine andere Möglichkeit, festsitzende Schrauben zu vermeiden, besteht darin, das Befestigungselement von Hand festzuziehen, anstatt Elektrowerkzeuge zu verwenden. Dadurch werden die Hitze und die Reibung, die durch die Verwendung eines Schlagschraubers oder einer Bohrmaschine entstehen würden, erheblich reduziert.
- Wählen Sie nach Möglichkeit grobe Gewinde
Bauteile mit feineren Gewinden neigen aufgrund der erhöhten Hitze und der Reibung, die bei der Montage entstehen, anfälliger für Abrieb.
Wenn möglich, können grobe Gewinde dazu beitragen, die Wahrscheinlichkeit zu verringern, dass sich das Gewinde in Ihrer Anwendung festsetzt.
- Stellen Sie sicher, dass die Gewinde sauber und unbeschädigt sind
Beschädigte, raue oder verschmutzte Gewinde sind besonders anfällig für Abrieb, da sich die Reibung bei der Montage erhöht.
Das regelmäßige Reinigen der Verbindungselemente und Befestigungen innerhalb einer Anwendung reduziert das Risiko von Gewindeschäden durch Abrieb von Metall zu Metall erheblich und gewährleistet gleichzeitig eine optimale Leistung und Langlebigkeit der Komponenten.
- Verwenden Sie kaltgewalzte Bauteile
Bei gedrehten Bauteilen kommt es häufiger zum Abplatzen von Metall, da diese in der Regel eine rauere Oberfläche haben, die bei der Montage zu mehr Reibung führt. Entgratwerkzeuge können verwendet werden, um die Oberfläche glatter zu machen und die Reibung zu reduzieren.
Kaltgewalzte Bauteile werden in der Regel für Antriebsanwendungen verwendet, insbesondere für solche, die auf die häufige Bewegung einer Leitspindel angewiesen sind. Präzisions-Gewindespindeln werden zwischen den Matrizen vorsichtig kaltgewalzt, um eine glatte Oberfläche zu schaffen, auf der kompatible Muttern leicht am Gewinde entlang gleiten können.
Weitere Informationen finden Sie in unserem Artikel über die Unterschiede zwischen gerollten Gewinden und geschnittenen Gewinden.
- Verwenden Sie Schmiermittel zum Schutz der Gewinde
Eine Schmierung zum Gewindeschutz trägt dazu bei, die Reibung an den Gegengewinden zu verringern. Vorsicht ist jedoch geboten, da sich dies negativ auf das Anzugsdrehmoment des Verbindungselements auswirkt.
Bevor Sie ein Schmiermittel auswählen, müssen Sie auch den Verwendungszweck des Verbindungselements überprüfen. Beispielsweise wird Edelstahl häufig in Lebensmittelanwendungen verwendet, bei denen einige Schmiermittel nicht geeignet sind.
So entfernen Sie festsitzende Befestigungselemente
Das Entfernen eines festsitzenden Befestigungselements aus einer Baugruppe kann eine schwierige Aufgabe sein, insbesondere wenn der Antrieb des Verbindungselements ebenfalls beschädigt wurde. Dieses Phänomen wird allgemein als „abgezogene Schraube“ bezeichnet.
In unserem Artikel „Entfernen einer abisolierten Schraube“ erfahren Sie, wie Sie ein Bauteil mit abisoliertem Kopf am besten entfernen können. Zusätzlich zum Entfernen von Befestigungselementen, die den Anschein erwecken, als ob sie für immer festgeklemmt wären. In diesem Artikel werden Techniken zum Entfernen, wie z. B. Zusatzstoffe, zusammengefasst, die für mehr Halt verwendet werden können.
Gängige Methoden zur Vorbeugung und Minderung von Gewindeverklebungen
Der Kauf von Edelstahlschrauben und anderen Verbindungselementen wie Unterlegscheiben, Muttern und Bolzen von einem ISO 9001-Lieferanten trägt dazu bei, die gleichbleibende Qualität der Gewinde sicherzustellen. Verschmutzte, beschädigte oder raue Gewinde sorgen für zusätzliche Reibung, wodurch das Abrieb von Edelstahl zunimmt.
Unser Tutorial-Video, das Sie unten und auf dem Accu-YouTube-Kanal finden, gibt einen kurzen Überblick darüber, wie Sie das Verrutschen von Threads vermeiden können.
Bei der Auswahl der passenden Gewinde für die Verbindungselemente in Ihrer Anwendung sollten Sie sorgfältig abwägen. Beispielsweise könnte eine Schraube aus austenitischem Edelstahl mit einer Doppelmutter verbunden werden, wodurch die Wahrscheinlichkeit eines Abplatzens der Gewinde verringert wird.
Wie bereits erwähnt, sollten nach Möglichkeit grobe oder kaltgewalzte Gewinde gewählt werden, damit bei der Montage weniger Reibung entsteht. Eine weitere Möglichkeit, das Anziehen durch den Einsatz von Handwerkzeugen zu verringern, besteht darin, das Anzugsdrehmoment zu verlangsamen.