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Bevor Sie die Schraube ändern, kalkulieren Sie die erneute Verifizierung
Kurz gesagt: Der Beitrag zur Toleranzkette endet mit dem Gedanken, dass die Schraube oft der letzte noch verfügbare Freiheitsgrad ist, wenn eine Baugruppe nicht passt. Diese Seite ist die andere Hälfte dieses Satzes: verfügbar heißt nicht kostenlos. Jede Änderung holt eine bestimmte Liste von Punkten zurück in die Verifizierung. Ist die Liste kurz, ist es die günstige Lösung. Ist sie lang, kann eine Änderung am vorgelagerten Teil durchaus schneller sein.
Erste Frage: Ist das ein sicherheitskritisches Verbindungselement?
Ist es reguliert, bereits zertifiziert oder kann sein Versagen jemanden verletzen, dann lesen Sie alles Folgende als Hintergrund und nicht als Verfahren. Jede Änderung durchläuft das Änderungsmanagement und die Rezertifizierung, die für die Baugruppe bereits gelten.
Diese Frage steht am Anfang, weil sie entscheidet, ob „die Schraube zu ändern ist günstiger“ überhaupt zutrifft. Muss eine Zertifizierung wiederholt werden, ist die Änderung eines vorgelagerten Teils häufig der schnellere Weg.
Vier Änderungen, vier verschiedene Listen
| Änderung | Erneut verifizieren | Am häufigsten übersehen |
|---|---|---|
| Länge | Wirksamer Gewindeeingriff, Freiraum im Sackloch, ob die Spitze noch übersteht | Gefahr des Gewindeausreißens bei geringerem Eingriff – besonders in weichem oder dünnem Werkstoff |
| Kopfform, Kopfdurchmesser oder Kopfhöhe | Auflagefläche, Sitz in der Kegelsenkung, Werkzeugzugang | Setzen oder Durchziehen wegen der kleineren Auflagefläche |
| Werkstoff oder Festigkeitsklasse | Vorspannkraft, Ermüdung, Kontaktkorrosion mit den verspannten Teilen, Empfindlichkeit für Wasserstoffversprödung | Der Drehmomentbeiwert hat sich verschoben, die alten Anziehparameter erzeugen nicht mehr dieselbe Klemmkraft |
| Oberfläche oder Schmierstoff | Korrosion, Maße (Schichtdicke), Drehmomentbeiwert, Wasserstoffversprödung | Die Beschichtung verbraucht Gewindetoleranz – eine einseitige Dicke t erhöht den Flankendurchmesser um etwa 4t |
Beachten Sie, wo sich die dritte und vierte Zeile überschneiden. Werkstoff und Oberfläche verschieben beide den Drehmomentbeiwert und betreffen beide die Wasserstoffversprödung. Ändern sie sich gemeinsam, ist der Aufwand nicht die Summe zweier Listen – das Ganze muss neu festgelegt werden.
Also den Drehmomentbeiwert nachschlagen — nur lässt er sich nicht nachschlagen
Der übliche Fehler besteht darin, den Drehmomentbeiwert als Werkstoffeigenschaft zu behandeln und nach einem Werkstoffwechsel einen neuen nachzuschlagen. Er ist keine Eigenschaft eines einzelnen Teils. Er gehört zum gesamten Kontaktsystem:
- Die Werkstoffpaarung im Gewinde – nicht die Schraube allein
- Der Zustand der Kopfauflagefläche – großer Einfluss, am häufigsten übersehen
- Oberflächenrauheit, Beschichtung, Schmierstoff, Sauberkeit
- Ob erneut angezogen wird – der zweite Durchgang ist nicht der erste
Verbindungsversuche der NASA zeigen, dass eine geschmierte oder ungeschmierte Kopfauflage den Beiwert in einen deutlich anderen Bereich verschiebt, und warnen davor, Lehrbuchwerte direkt auf kritische Verbindungen anzuwenden. NASA-Prüfbericht →
Nach jeder dieser Änderungen wird der Zusammenhang zwischen Drehmoment und Klemmkraft daher an der tatsächlichen Kombination neu gemessen, statt ihn aus einer Werkstoffbezeichnung abzuleiten – die Argumentation steht in Richtiges Drehmoment, falsche Klemmkraft.
Die zusätzliche Schwierigkeit bei kleinen Größen
Oberhalb von M6 steht hinter allem oben Genannten ein genormtes Verfahren. Darunter beginnen die Verfahren selbst zu verschwinden:
- Drehmoment und Klemmkraft: Unterhalb von M3 liegen Sie außerhalb der Referenzbedingungen von ISO 16047. Nicht unprüfbar — aber Vorrichtung, Messtechnik und Annahmekriterien müssen vereinbart werden. Die Literatur weist zudem darauf hin, dass sich die Vorspannung in Miniaturschrauben derzeit nicht quantitativ messen und steuern lässt
- Beschichtungszugabe: Bei M1–M1.4 hat die Toleranzlage 6h ein oberes Abmaß von null, für die Beschichtung bleibt also nichts übrig. Wer die Oberfläche wechselt oder dicker macht, muss die Toleranz neu aufteilen
- Wasserstoffversprödung: Unterhalb von M6 ist Beizen manchmal der einzige praktikable Reinigungsweg, und dünne Querschnitte haben einen höheren Anteil gehärteter Randschicht. ISO 4042 gewährt für kleine Teile keine Ausnahme mit verkürztem Tempern
- Entkohlung: Unterhalb einer Steigung von 1.25 mm lässt ISO 898-1 für die Festigkeitsklassen 8.8–12.9 nur das mikroskopische Verfahren zu. Ein Regelgewinde erreicht diese Steigung erst bei M8
Dasselbe Muster an einem Ort zusammengefasst: Wo die Normen für Verbindungselemente enden. Deshalb muss in diesem Größenbereich das Gespräch über die Verifizierung vor der Bestellung geführt werden, nicht danach.
So bleibt die Liste kurz
Die Länge der Liste lässt sich konstruieren. Drei Schritte, der günstigste zuerst:
- Ändern Sie eine Sache. Länge, Kopf, Werkstoff, Oberfläche — ändern Sie jeweils eine, dann bleibt die Verifizierung begrenzt. Ändern Sie zwei, lässt sich das Ergebnis keiner von beiden zuordnen
- Bevorzugen Sie die Änderung, die das Verhalten der Verbindung nicht berührt. Länge und Kopfgeometrie ziehen meist geometrische Prüfungen nach sich; Werkstoff und Oberfläche ziehen Vorspannkraft, Korrosion und Versprödung nach sich, und diese Liste ist deutlich länger
- Prüfen Sie die Diagnose zuerst mit Lagerware. Sie glauben, 0.2 mm weniger lösen das Problem — belegen Sie das mit einem Normteil, bevor Sie sich auf ein Werkzeug festlegen. War die Annahme falsch, hat sie eine Charge gekostet statt einer Matrize
Die Frage lautet also nicht „Ist es günstiger, die Schraube zu ändern?“, sondern „Was muss ich in meinem Fall erneut verifizieren, wenn ich die Schraube ändere?“ Kurze Liste, günstig. Lange Liste, und eine Änderung am vorgelagerten Teil kann durchaus schneller sein.
Dieser Beitrag behandelt Schritt 6: Dokumentation. Die vollständige Reihenfolge lautet Grundwerkstoff, Gewinde, Kopf, Antrieb, Oberfläche und Dokumentation. Warum eine andere Reihenfolge Nacharbeit verursacht, erläutert der englische Beitrag Specifying a screw.
Quellen
- NASA – Verbindungsversuche: Einfluss der Schmierung der Kopfauflage auf den Drehmomentbeiwert
- ISO 16047 — Fasteners — Torque/clamp force testing (Grundbereich M3–M39)
- ISO 4042 — Fasteners — Electroplated coating systems (Abschnitt 6.2, Anhänge B und D)
- ISO 898-1 — Mechanical properties of fasteners — Part 1 (Tabelle 18, Anmerkung a; Regelgewindebereich M1.6–M39)
- ISO 965-2 — Metric screw threads — Tolerances — Part 2
Diese Seite beschreibt eine Denkweise für den Umfang der Verifizierung, keine Annahmekriterien für eine bestimmte Verbindung. Was in welcher Tiefe zu verifizieren ist, ergibt sich aus Ihrer Anwendung, Ihrer regulatorischen Situation und Ihrem Risiko.
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Wägen Sie eine Schraubenänderung gegen die Änderung eines vorgelagerten Teils ab? Senden Sie die aktuelle Spezifikation und das, was Sie ändern möchten. Wir antworten mit der Verifizierungsliste, wie wir sie sehen, einschließlich der Punkte, bei denen wir abraten würden.
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