Schrauben / Verbindungen

Die beste Beschichtung für Ihre Verbindungselemente

Text: Ein Auszug aus dem White Paper von Bossard Proven Productivity / Bilder: Redaktion

Sicherheit
Die falsche Oberflächenbehandlung kann zum Versagen der Verbindung führen.
Korrosionsschutz
Wie hoch ist die erwartete Lebensdauer des Bauteils und wie sind die Betriebsbedingungen?
Beständigkeit gegen Beschädigung
Wie beeinträchtigen bei Handhabung oder Schraubvorgang verursachte Kratzer oder Schrammen die Oberflächenbeschichtung?
Bedeutung der Verbindung
Kommt es bei einem Lösen der Verbindung zum Versagen der Baugruppe? Welche Konsequenzen hat ein Versagen der Baugruppe?
Funktionalität
Wird die Beschichtung die Montage meiner Verbindungselemente aufgrund von vergrössertem Gewindedurchmesser oder gefülltem Innenantrieb verhindern?
Verfügbarkeit
Ist die Oberflächenbeschichtung problemlos erhältlich?
Kosten
Rechnet sich die Beschichtung für meine Baugruppe?

Es gibt jede Menge exotischer Beschichtungen, die für spezifische Anwendungen entwickelt wurden, und täglich werden weitere produziert. Hier soll nicht versucht werden, alle diese Optionen zu behandeln. Wir konzentrieren uns auf die folgenden Oberflächenbeschichtungen:
– Galvanische Verzinkung
– Feuerverzinkung
– Tribologische Trockenbeschichtung.

Sicherheit

Das Hauptanliegen bei der Wahl einer Oberflächenbeschichtung für Verbindungselemente ist die Vermeidung einer Wasserstoffversprödung. Bei der Wasserstoffversprödung handelt es sich um ein verzögertes Totalversagen eines hochfesten Verbindungselements, das mit Wasserstoff induziert und unter Zugbelastung gesetzt wurde.
Ein falsch beschichtetes hochfestes Verbindungselement kann Wasserstoffversprödung fördern. Doch bei welchen «hochfesten Verbindungselementen» besteht nun genau Anlass zur Sorge wegen einer Wasserstoffversprödung?
«Gefährdete» Verbindungselemente verfügen über eine Härte, die 380 HV übersteigt, zum Beispiel:
– Festigkeitsklasse 12.9
– Grade 8 bei Zollschrauben
– Einsatzgehärtete Verbindungselemente wie beispielsweise gewindeformende Schrauben oder vergütete Schrauben mit geripptem Flansch
– Spannscheiben
– Sicherungsringe.
Um bei diesen genannten Verbindungselementen das Risiko einer Wasserstoffversprödung zu verhindern, sollten Säurebeizen und/oder Galvanisierung wenn möglich vermieden werden. So können zwar Massnahmen zur Risikominderung ergriffen werden, wie beispielsweise das Einbrennen direkt nach der Galvanisierung. Diese Massnahmen dienen jedoch wie gesagt lediglich der Minderung des Risikos und können dieses nicht vollständig eliminieren.
Weitere Informationen zur Wasserstoffversprödung finden Sie im Fachartikel (White Paper) «Wasserstoffversprödung – der stille Tod» unter www.bossard.com .  

Korrosionsschutz

Wie hoch ist die erwartete Lebensdauer des Verbindungselements, und unter welchen Betriebsbedingungen (BB) wird es eingesetzt werden? In der Norm ASTMB633 werden die verschiedenen «Betriebsbedingungen» folgendermassen klassifiziert:
BB 1 = Gering
BB 2 = Moderat
BB 3 = Stark
BB 4 = Extrem   

Beständigkeit gegen Beschädigung durch unsachgemässen Umgang

Handhabung
Bei einigen Oberflächenbehandlungen von Verbindungselementen kann die Beschädigung durch unsachgemässe Handhabung, also beim Transport und/oder Schraubvorgang verursachte Einkerbungen oder Kratzer, ein Problem darstellen. Bei weicheren oder sehr spröden Oberflächenbeschichtungen setzt der Korrosionszyklus weitaus früher ein, wenn bei der Handhabung und der Montage dieser Verbindungselemente nicht mit der entsprechenden Vorsicht vorgegangen wird. Ein weiterer wichtiger Faktor für den Korrosionsschutz bei der Handhabung ist die Frage, wie gut die Beschichtung mit dem Verbindungselement verbunden ist.

Kritische Verbindungen
Kommt es bei einem Lösen der Verbindung zum Versagen der Baugruppe? Welche Konsequenzen hat ein Versagen der Baugruppe? Um eine festsitzende Verbindung zu erzielen und zu erhalten, muss die Vorspannkraft stimmen. Eine gut konstruierte Verbindung mit der richtigen Vorspannkraft sollte sich nicht lösen. Was das mit der Oberflächenbehandlung der Verbindungselemente zu tun hat? Die meisten Verbindungen werden unter Steuerung des Drehmoments montiert, die von einer einheitlichen Reibung abhängt, um eine vorhersagbare und wiederholbare Vorspannung erzeugen zu können. Nicht alle Oberflächenbehandlungen verfügen jedoch über bekannte Reibwerte. Wenn für die Sicherheit der Verbindung eine gleichbleibende und wiederholbare Vorspannkraft wichtig ist, sollten daher Beschichtungen verwendet werden, deren Reibwerte bekannt sind.

Funktionalität

Verbindungselemente mit kleineren Durchmessern und Schrauben mit Innenantrieb könnten für bestimmte Oberflächenbearbeitungen ungeeignet sein. Je nach Art der Beschichtung oder dem Verfahren kann sich in den Gewinden und/oder Innenantrieben überschüssiges Beschichtungsmaterial ansammeln. Nutzen Sie die folgende Tabelle mit Informationen zu den drei Oberflächenbehandlungen, um eine gute Wahl zu treffen:   ■