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Reibungszahlen

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Reibungszahlen

Die Reibungszahl ist eine einheitslose Größe und beschreibt das Verhältnis von Vorspannkraft und Drehmoment. Sie wird bestimmt von zwei Faktoren: den Eigenschaften der Paarung von Schrauben- und Mutterngewinde (Gewindereibung) sowie der Paarung von Kopfunterseite und der Kopfauflagefläche an der Mutter (Kopfreibung). Der Belastungsdruck, der auf die Flächen einwirkt, ist die Vorspannkraft, die auch für die Längung der Schraube sowie die entsprechende Federwirkung verantwortlich ist. Das Drehmoment wiederum wirkt auf der Gewindefläche und Auflagefläche und teilt sich in drei Teilmomente auf: die Gewindereibung, die Kopfreibung sowie den Anteil, der direkt in Vorspannkraft umgesetzt wird. Das bedeutet: Die letztendlich erreichte Vorspannkraft bei vorgegebenem Drehmoment hängt von der Reibungszahl ab.

GEWÄHRLEISTEN KONSTANTER REIBUNGSZAHLEN

Gerade bei automatischen Verschraubungen – also bei industrieller Fertigung – ist die Einstellung von konstanten Reibungszahlen besonders wichtig. Denn hierbei wird die Schraube maschinell so weit gedreht, bis ein voreingestelltes Drehmoment erreicht ist. Aus Schwankungen in den Reibungszahlen würden sich für die Vorspannkraft größere bzw. kleinere Werte als gewünscht ergeben, was die Betriebssicherheit der hergestellten Werkstücke bzw. Bauteile beeinträchtigen kann.

ZAHLREICHE FAKTOREN ZU BERÜCKSICHTIGEN

Um einen konstanten und reproduzierbaren Bereich für die Reibungszahl einer Schraubverbindung herstellen zu können, müssen verschiedene Faktoren berücksichtigt werden: Zunächst ist es wichtig zu wissen, dass die Beschaffenheit der zu verarbeiteten Werkstoffe bzw. die Werkstoffpaarung großen Einfluss auf die Reibungszahlen hat – zum Beispiel Stahl/Stahl oder Stahl/Aluminium. Ganz entscheidend ist auch die Oberflächenausführung. Ist das Material weich, hart, aufgeraut, metallisch blank oder beschichtet? Passen die gepaarten Oberflächen formgenau ineinander oder gibt es fertigungsbedingte Unebenheiten? Werden Schmiermittel wie Fette oder Öle verwendet? Wie sind die Schraubenabmessungen, Gewinde-Geometrien und Einschraubtiefen?

Mithilfe leistungsfähiger Beschichtungssysteme kann die Reibungszahl entsprechend der Anforderung angepasst und in einem konstanten Bereich individuell eingestellt werden.

Detaillierte Informationen zur Bestimmung und Verfahren zur Berechnung der Reibungszahlen von Verbindungselementen enthalten die DIN EN ISO 16047, 2005-10 sowie die VDA 235-203.