Drehmoment und Drehwinkel als Steuergrössen bei der Verschraubung

Die Verschraubung auf Drehwinkel ist eine spezielle Art der Sicherheitsverschraubung, bei der das Drehmoment und der Drehwinkel der Schraubverbindung als Steuergrösse verwendet werden. Im Gegensatz zur herkömmlichen Verschraubung, bei der das Drehmoment alleinig als Steuergrösse verwendet wird, ist hier der Drehwinkel ausschlaggebend.

Wie funktioniert die Verschraubung auf Drehwinkel?

Im Endanzug wird die Schraube bis zu einem Schwellmoment angezogen und ab diesem um einen vergebenen Nachspannwinkel weitergedreht. Der Drehmomentwert kann dabei als zusätzliche Kontrollgrösse überwacht werden. Diese Methode findet jedoch nur bei speziellen Sicherheitsverschraubungen Anwendung, bei denen die Schraube in den plastischen Bereich angezogen werden muss.

Was bedeutet "plastischer Bereich"?

Die Begriffe "plastisch" und "elastisch" können anhand des Hook'schen Spannungs- / Dehnungsdiagramms veranschaulicht werden. Dabei ist die Vorspannkraft proportional zum aufgebrachten Drehmoment und die Dehnung nimmt proportional zum steigenden Moment zu. Dieser Bereich wird als Bereich der elastischen Verformung bezeichnet, da nach Rücknahme der Belastung (Vorspannkraft/Moment) die Verformung ebenfalls zurückgeht.

Wenn die Schraube jedoch die Streckgrenze erreicht, flacht sich der gleichmässige Anstieg der Schraube ab und man kommt in den plastischen Bereich der Verformung. Hier wird die Schraube quasi dauerhaft verformt und eine Rücknahme der Belastung bewirkt keine Rückkehr zur ursprünglichen Form.

Für den Anzug einer Schraube in den plastischen Bereich müssen ganz bestimmte Parameter eingehalten werden. Zudem verliert die Schraube ihre Wiederverwendbarkeit, da sie beim Anzug quasi dauerhaft verformt wird. Je nach Ausführung der Schraube kann dieser plastische Bereich sehr kurz oder flach und langgestreckt sein. Es ist also wichtig, dass eine Schraube mit einem weiten plastischen Bereich verwendet wird, um die Störgrössen des Reibungseinflusses weitgehend zu eliminieren und die Belastbarkeit der Schraube maximal zu nutzen.

Die Verschraubung auf Drehwinkel ist eine spezielle Art der Sicherheitsverschraubung, bei der das Drehmoment und der Drehwinkel der Schraubverbindung als Steuergrösse verwendet werden. Bei dieser Methode wird die Schraube bis zu einem Schwellmoment angezogen und von dort aus um einen vorgegebenen Nachspannwinkel weitergedreht. Diese Methode eignet sich nur für spezielle Sicherheitsverschraubungen da die Schraube dauerhaft verformt wird und Ihre Wiederverwendbarkeit verliert.

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Cédric Schmitt

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