Schraubverbindungen kommen heutzutage in unterschiedlichen Ausführungen zum Einsatz: als ISO-, HV- oder auch als HRC-Garnituren. All diese Verbindungen bestehen aus einer Schraube, mindestens einer Unterlegscheibe und einer Mutter. Zugleich sind sie oft aus hochfestem Material gefertigt.

Für eine sichere Schraubverbindung ist der Reibwert eine wichtige Kennzahl. Dieser Wert beschreibt das Verhältnis von Vorspannkraft und Drehmoment und wird von zwei Faktoren bestimmt: der Gewinde- und der Kopfreibung. Dabei entspricht der Belastungsdruck, der auf die Flächen einwirkt, der Vorspannkraft, die auch für die Längung der Schraube und die entsprechende Federwirkung verantwortlich ist. Das Drehmoment wiederum wirkt auf der Gewinde- und Auflagefläche und teilt sich in drei Teilmomente auf: das Gewindemoment, die Kopfreibung sowie den Anteil, der direkt in Vorspannkraft umgesetzt wird. Die letztendlich erreichte Vorspannkraft bei vorgegebenem Drehmoment hängt damit von der Reibungszahl ab.

Nun wird die Reibung wie auch der sogenannte k-Faktor von vielen Faktoren beeinflusst: Materialpaarung, Oberfläche, Schmierung oder Verschleiß. Auch die Umgebungstemperatur, Luftfeuchtigkeit und Regen haben erheblichen Einfluss auf die Schraubverbindung. Hier kann von einer elastischen Verformung die Rede sein, im schlimmsten Fall sogar von gerissenen Schrauben oder dem Nichterreichen der geforderten Vorspannkraft. Die Folge: Baustellenstopps mit massiven Kosten und zeitliche Verzögerungen durch Reparaturarbeiten oder Garniturenaustausch.

Hohe Prozesssicherheit erzielt

Dieser Problemstellung haben sich Peiner Umformtechnik, Lieferant von Verbindungselementen für Windkraftanlagen und den Stahlbau, sowie Dörken, Hersteller von Mikroschicht-Korrosionsschutzsystemen, angenommen und nach einer Lösung gesucht. Peiner Umformtechnik produziert für die Windindustrie unter anderem HRC- und HV-Garnituren in den Maßen M12 bis M36.

In einem konkreten Anwendungsfall wurden die Garnituren bereits mit einer Feuerverzinkung beschichtet. „Die Herausforderung in unserem gemeinsamen Projekt lag darin, die standardmäßig feuerverzinkte Schraube mit Scheiben und Muttern mit einem zusätzlichen Topcoat so auszulegen, dass weder Regen noch Sonne die Stabilität der Verschraubung beeinflussen,“ erläutert Christos Tselebidis, Vice President Industrial Coatings bei Dörken. „Deshalb haben wir über einen Zeitraum von nahezu sechs Monaten einige Versuchsrunden und ausgiebige Tests mit unseren Zinklamellen-Topcoats durchgeführt und letztlich auch einen Topcoat als Lösung gefunden.“ Während die Feuerverzinkung als Basisbeschichtung die Schraubverbindung vor Korrosion schützt, sorgt der Zinklamellen-Topcoat dank eingestellter Reibungszahlen für eine sichere Verschraubung der Mutter, ohne dass etwas von der feuerverzinkten Schutzschicht abgetragen wird.

Neben dem anspruchsvollen Labortest haben sich die gefundenen Beschichtungskombinationen auch diverse Versuchsreihen im Feld bestanden. „Bei nunmehr fast drei Millionen ausgelieferten und verbauten Garnituren ist es zu keinerlei Störungen gekommen“, berichtet Valerij Schram, Leiter Anwendungstechnik Stahlbau und Windkraft bei Peiner Umformtechnik. „Die Zusammenarbeit von Dörken und Peiner Umformtechnik hat nicht nur ein reales Problem gelöst, sondern auch dafür gesorgt, dass eine noch nicht dagewesene Prozesssicherheit auf den Baustellen erzielt werden konnte.“

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