Empfohlene Anzugsdrehmomente für Maschinenschrauben

Was ist Drehmoment?

Das Drehmoment wird von unzähligen Ingenieuren auf der ganzen Welt verwendet und ist eine Rotations- oder Drehkraft, die zu einer Bewegung um eine Achse führt. Es kann oft als die Fähigkeit eines Objekts verstanden werden, Drehwiderstände zu überwinden.

Das Drehmoment ist auch ein entscheidender Faktor bei der Installation von Verbindungselementen. Es definiert die maximale Rotationskraft, die auf eine Befestigung ausgeübt werden kann.

Der Begriff „Drehmoment“ kann in der gesamten Branche auf verschiedene Arten verwendet werden, wird jedoch am häufigsten in der Automobil- und Elektroindustrie in Bezug auf die Kraft verwendet, die ein Motor ausüben kann. Im Wesentlichen gilt: Je mehr Drehmoment, desto höher die Leistung des Motors und desto schneller kann das Fahrzeug beschleunigen.

Die maximalen Anzugsmomente definieren die äußersten Grenzen der Anwendungen von Verbindungselementen, bei denen eine weitere auf das Verbindungselement ausgeübte Kraft häufig zu Spannungen und Fehlfunktionen führt.

Es wird fast nie empfohlen, diese Kraft zu erreichen, da es sich um den Punkt kurz vor dem Ausfall handelt und es daher fast unmöglich wäre, ihn ohne Beschädigung der Komponenten zu erreichen.

Es ist zu beachten, dass es sich bei den maximalen Anzugsdrehmomenten nicht um feste Werte handelt, sondern sich je nach Anwendung ändern kann. Wird ein Verbindungselement bis an seine Grenzen angezogen, wird häufig der empfohlene Grenzwert überschritten.

Was sind empfohlene Anzugsdrehmomente?

Anhand der Kenntnis des maximalen Drehmoments, das eine Komponente aushält, kann das „empfohlene Anzugsdrehmoment“ bestimmt werden.

Im Gegensatz zum maximalen Anzugsdrehmoment sorgt das empfohlene Anzugsdrehmoment dafür, dass die Befestigungselemente auf den für die Montage korrekten Wert angezogen werden und nicht zu fest angezogen werden, sodass ein potenzielles Ausfallrisiko besteht.

Die Beziehung zwischen Vorspannung und Drehmoment

Ähnlich wie beim Drehmoment ist die Vorspannung eine Kraft, die während der Installation auf eine Komponente einwirkt.

Bei der Vorspannung handelt es sich nicht um eine Rotationskraft, sondern um die Axialkraft, die auf ein Verbindungselement ausgeübt wird, wenn es angezogen wird.

Wenn wir also ein Drehmoment anwenden, um ein Verbindungselement zu montieren, beginnen wir, eine Anzugskraft zu erzeugen, die als „Vorspannung“ bezeichnet wird.

Während der Montage beginnt sich das Bauteil geringfügig zu dehnen, was in der Folge zu Spannungen in der Baugruppe führt. In diesen Fällen werden die Komponenten in der Baugruppe elastisch verformt, und wenn die Anzugskraft aufgehoben wird, nehmen sie wieder ihre ursprüngliche Größe an.

In einigen Anwendungsfällen kann die elastische Verformung durch spezielle Bauteile, die häufig als Torque-To-Yield-Verbinder bezeichnet werden, überschritten werden.

Die Spannkraft der Vorspannung ist unerlässlich, um die Integrität der Verbindung aufrechtzuerhalten und die Last, die von einem Befestigungselement in einer Schraubverbindung getragen wird, gleichmäßig auf die miteinander verbundenen Materialien zu verteilen.

Sobald ein Verbindungselement „fest“ ist, wird das Material zwischen den Befestigungselementen, häufig zwischen Mutter und Schraube, zusammengedrückt. Diese Druckkraft wirkt sowohl auf das Befestigungselement als auch auf die Baugruppe, sodass beide miteinander verbunden werden und eine sichere Verbindung entsteht.

Durch diese Lastübertragung kann ein Verbindungselement in einer Verbindung einer größeren Belastungskraft standhalten als ein Verbindungselement, das keiner Zugbelastung ausgesetzt ist.

Was sind Torque-to-Yield-Verbindungselemente?

Torque-to-Yield-Verbindungselemente werden häufig in Automobilsystemen und anderen mechanischen Systemen verwendet und sind speziell so konstruiert, dass sie über ihre Elastizitätsgrenze hinaus angezogen werden können.

Wenn das Bauteil seine Streckgrenze überschreitet, beginnt es sich plastisch zu verformen, wodurch sich das Bauteil dauerhaft dehnt.

Dieses einzigartige Design ermöglicht es dem Verbindungselement, die Spannung aufrechtzuerhalten, die über dem liegt, was normalerweise für ein Verbindungselement einer bestimmten Größe möglich ist. Dies wiederum ermöglicht die Verwendung eines kleineren Verbindungselements als herkömmlich spezifiziert, was zu einer Reduzierung der Kosten und des Gewichts führt und die Miniaturisierung einer Baugruppe ermöglicht.

Daher werden Torque-To-Yield-Komponenten häufig in kritischen Bereichen eingesetzt, in denen diese Merkmale für eine einwandfreie Leistung, Zuverlässigkeit und Sicherheit entscheidend sind. Sie können beispielsweise in kritischen Motoranwendungen wie Zylinderkopfschrauben, Hauptlagerdeckelschrauben und anderen stark beanspruchten Bereichen eingesetzt werden.

Wie bei Bauteilen, die einer permanenten Dehnung ausgesetzt sind, zu erwarten ist, sind Torque-To-Yield-Verbindungselemente in der Regel für den einmaligen Gebrauch konzipiert und sollten ausgetauscht werden, wenn sie entfernt werden.

Da sie jedoch die Last gleichmäßiger verteilen, ermöglicht die Wahl von Torque-To-Yield-Komponenten eine höhere Klemmkraft mit einem kleineren Befestigungselement.

Ist das empfohlene Anzugsdrehmoment für alle Materialien gleich?

Das empfohlene Anzugsdrehmoment für ein Verbindungselement hängt von verschiedenen Faktoren ab, darunter dem Material des Verbindungselements und des zu befestigenden Materials, der Größe und Art des Verbindungselements sowie den spezifischen Anforderungen der Anwendung.

Verschiedene Materialien haben unterschiedliche mechanische Eigenschaften wie Festigkeit, Härte und Elastizität, die sich darauf auswirken, wie sie auf Anzugskräfte reagieren.

Wenn beispielsweise zwei Metallteile befestigt werden, kann das empfohlene Drehmoment unterschiedlich sein, je nachdem, ob die betreffenden Materialien aus Aluminium oder Stahl bestehen. Bei Verbindungselementen mit einer geringeren Zugfestigkeit, wie z. B. einer Polycarbonatschraube, wäre das empfohlene Anzugsdrehmoment deutlich niedriger als das einer Schraube aus gehärtetem Stahl derselben Größe.

In ähnlicher Weise können die Drehmomentanforderungen erneut variieren, wenn verschiedene Materialien zusammen verwendet werden, d. h. wenn ein Metall an Kunststoff oder Holz befestigt wird.

Es gibt zwar verschiedene Faktoren, die das erforderliche Anzugsdrehmoment für eine bestimmte Anwendung beeinflussen, es ist jedoch zu beachten, dass es allgemeine Richtlinien für Drehmomentspezifikationen gibt.

In den meisten Fällen wird das empfohlene Anzugsdrehmoment auf der Grundlage der Größe und des Materials des Befestigungselements bewertet.

Diese Richtlinien basieren auf technischen Berechnungen, Tests und Erfahrungen, um die richtige Spannkraft sicherzustellen, ohne dass das Risiko einer Beschädigung der Materialien oder einer Beeinträchtigung der Integrität der Verbindung besteht.

Empfohlene Anzugsdrehmomente für Verbindungselemente

Hier finden Sie die empfohlenen Anzugsdrehmomente für Metallbefestigungen von Accu, einschließlich Edelstahl und hochfestem Stahl.

Die folgenden Daten beziehen sich auf eine Trockeninstallation und sollten nicht für eine geschmierte Installation verwendet werden. Diese Daten basieren auf einem metrischen Grobgewinde. Die angegebenen Werte stammen aus einer kontrollierten Umgebung und sind nicht spezifisch für einen bestimmten Schraubentyp. Verschiedene Verbindungselemente können unterschiedliche Eigenschaften aufweisen, die sich auf die in dieser Tabelle angegebenen Werte auswirken können. Accu kann die angegebenen Zahlen nicht garantieren und sie sollten nur als Richtwerte verwendet werden.

Empfohlenes Anzugsdrehmoment für Verbindungselemente aus Edelstahl

 

 

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Empfohlenes Anzugsdrehmoment für hochfesten Stahl

 

 

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Faktoren, die sich auf die empfohlenen Anzugsdrehmomente von Verbindungselementen auswirken können

So wie das empfohlene Anzugsdrehmoment einer Komponente durch Faktoren wie Größe und Material beeinflusst werden kann, gibt es auch mehrere externe Faktoren, die das Verhalten des Verbindungselements beim Anziehen beeinflussen können.

Es ist jedoch wichtig, darauf hinzuweisen, dass bestimmte Missverständnisse darüber bestehen, welche Faktoren einen Einfluss auf das empfohlene Drehmoment für eine Anwendung haben und welche nicht. Diese werden im Folgenden beschrieben.

Auswahl der richtigen Tools

Da das Anzugsdrehmoment eines Verbindungselements von der Größe des Gewindes abhängt, hat das von Ihnen verwendete Werkzeug keinen Einfluss auf das erforderliche Anzugsdrehmoment — vorausgesetzt, Sie haben das richtige Werkzeug für das zu befestigende Bauteil.

Es gibt jedoch einige Antriebsarten — wie beispielsweise Torx —, die speziell dafür ausgelegt sind, die Drehmomentübertragung zu verbessern, einem höheren Installationsdrehmoment standzuhalten und ein Verrutschen und Abziehen zu vermeiden.

Verschiedene Kopf- und Antriebstypen

Genau wie bei Werkzeugen wirken sich Kopf und Antriebstyp nur minimal auf das Anzugsdrehmoment eines Verbindungselements aus.

Allerdings sind einige Komponenten für spezielle Anwendungsfälle konzipiert. Zum Beispiel haben Feststellschrauben einen Taillenschaft und erfordern daher möglicherweise ein geringeres Befestigungsdrehmoment.

In ähnlicher Weise haben Scherbolzen aufgrund ihres reduzierten Gewindes und ihrer schwachen Stelle oft ein niedrigeres Antriebsmoment. Dabei handelt es sich jedoch um ein Konstruktionsmerkmal, das für ihre Verwendung unerlässlich ist, und es handelt sich um ein atypisches Szenario, nicht um den Standard.

Trockene oder geschmierte Installation

Anders als bei der Wahl des Werkzeug-, Kopf- oder Antriebstyps wirkt sich die Schmierung auf das Drehmoment aus, das zum Anziehen eines Verbindungselements erforderlich ist.

Die Schmierung senkt die Reibung zwischen den Passflächen eines Gewindes und reduziert so das erforderliche Antriebsmoment.

Dies kann bei gleicher Drehmomenteinstellung zu einer deutlich höheren Zugspannung in einer Verbindung führen und zum Ausfall des Verbindungselements oder der Verbindung führen.

Bei den meisten Drehmomenttabellen wird ermittelt, dass die angegebenen Werte für eine „trockene Installation“ gelten, d. h. die Gewinde sind sauber und ohne Schmierung.

Schmiermittel können das erforderliche Antriebsmoment erheblich senken und werden daher in den Installationsrichtlinien nur selten spezifiziert.

Wenn eine geschmierte Installation empfohlen wird, ist bei Bauteilen aus Edelstahl häufig eine Gleitpaste erforderlich, um das Risiko von Abrieb zu verringern.

Sollte es dennoch zu Abrieb kommen, kann dies zu falschen Messwerten beim Anzugsdrehmoment führen und auch dazu führen, dass die Verbindungselemente versagen, bevor die Verbindung mit ihrer vollen Kapazität angezogen wurde.

Weitere Informationen zum Thema Gewindeschleiß finden Sie im Artikel „Was ist Gewindefestsetzen und wie kann es verhindert werden?“ '

Oberflächenbeschaffenheit

Genau wie bei der Schmierung kann sich auch die Oberflächenbeschaffenheit jedes zusammenpassenden Bauteils auf das Antriebsmoment eines Verbindungselements auswirken.

Wenn beispielsweise eine der zusammenpassenden Komponenten eine raue Oberfläche hat, kann dies zu einer Erhöhung der Reibung zwischen den beiden Teilen führen. Dies kann zu einem „falschen Ansetzen“ führen, bei dem der Benutzer zu früh annimmt, dass der Verschluss fest und sicher ist, obwohl er noch locker ist.

Wenn ein „falscher Satz“ auftritt, kann dies schwerwiegende Folgen für die Montage haben, bei der das Verbindungselement ohne die erforderliche Vorspannung ein hohes Drehmoment anzeigt.

Gewindesicherung und andere Kunststoffpflaster

Das Hinzufügen von Gewindesicherungen und anderen Harzpflastern sollte das empfohlene Anzugsdrehmoment eines Verbindungselements nicht beeinflussen. Dennoch gibt es einige Ausnahmen, die berücksichtigt werden sollten.

Schraubverschlüsse mit Flüssigkeiten können beispielsweise das Anzugsdrehmoment eines Verbindungselements verringern, indem sie als Schmiermittel wirken.

Im Vergleich dazu kann eine bereits auf ein Verbindungselement aufgebrachte Schraubensicherung mit den Gewinden kollidieren, was zu einem höheren Widerstand und damit zu einer Erhöhung des für die Montage erforderlichen Antriebsmoments führt.

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