+49 89 230999-0 +49 800-500 58 88 info@hytorc.de

Anziehverfahren

Verbindungen mit Know-How.

Schraubverbindung sind die mit Abstand wichtigsten lösbaren Verbindungen in der Industrie. Immer größer dimensionierte Maschinen und Anlagen erfordern immer größere Verbindungselemente und die bereits vorhandenen Verbindungselemente müssen höher und genauer vorgespannt werden. HYTORC hat die richtigen Lösungen.

Mehr als 90 % aller Schraubverbindungen werden heute drehend vorgespannt. Das mit Abstand am häufigsten eingesetzte Verfahren ist das drehmomentgesteuerte Anziehen. Daneben etabliert sich zunehmend das drehmoment-drehwinkelgesteuerte sowie das streckgrenzgesteuerte Anziehverfahren. Konstrukteure berechnen heute mit immer besseren Methoden die notwendige Mindestvorspannkraft einer Schraubverbindung. HYTORC hat die passenden Verfahren entwickelt, um den gestiegenen Anforderungen gerecht zu werden. Die wichtigsten und gebräuchlichsten Verfahren stellen wir hier kurz vor.

Anziehverfahren in der Übersicht

DGA

Das hydraulische, drehmomentgesteuerte Anziehverfahren

DDW

Das hydraulische, drehmoment-drehwinkelgesteuerte Anziehverfahren

SGA

Das hydraulische, streckgrenzgesteuerte Anziehverfahren

DGD

Das drehmomentgesteuerte, drehwinkelüberwachte Anziehverfahren

SGD

Das streckgrenzgesteuerte, drehwinkelüberwachte Anziehverfahren

DGS

Das drehmomentgesteuerte, streckgrenzüberwachte Anziehverfahren

EXT

Extern gesteuertes Anziehen über beliebige Messsensoren mit Standard Industrieschnittstelle

ANA/DAT

Analysetool zur Kontrolle des Weiterdrehwinkels bei drehmomentgesteuert angezogenen Schrauben mit Drehwinkelsensor

SEQ

Sequenzer–Verkettung aller genannten Montageverfahren in beliebiger Reihenfolge

SPSK

Schraubprozessstatistik

DGA (Das hydraulische, drehmomentgesteuerte Anziehverfahren)

  • Anziehfaktor: 1,4 – 1,6
  • Abschaltkriterium: erreichter Hydraulikdruck bezogen auf das vorab kalibrierte Drehmoment
  • Genaue und sichere Einstellung der Drehmomente
  • Kalibrierbares Anziehverfahren
  • Hohe Drehmomente auf kleinstem Raum
  • Automatischer Prozessablauf, der das Kriechen und Setzen der Verschraubung berücksichtigt
  • Dokumentierbare Prozessparameter: Datum, Uhrzeit, Monteur, Soll-Drehmoment, Ist-Drehmoment

Beim hydraulischen, drehmomentgesteuerten Anziehverfahren bleibt der Drehmomentschrauber beim Erreichen eines vorher eingestellten Drehmomentes stehen, bzw. signalisiert, dass er das Drehmoment erreicht hat. Bei diesem Verfahren ist die Kenntnis der Reibung sehr wichtig. Sowohl das Schmiermittel als auch die Qualität der Bauteile und deren Oberflächen beeinflussen das Reibverhalten. Um nicht zusätzlich zur Streuung der Reibung auch noch Ungenauigkeiten im Drehmoment zu addieren, hat HYTORC besonders exakte Drehmomentschrauber entwickelt. Die Veränderung des Anziehdrehmomentes resultiert bei hydraulischen Drehmomentschraubern in erster Linie aus der Veränderung des Hebelarmes beim Anziehvorgang.

Durch den Torsionsrückhaltehebel wird über das eingestellte Drehmoment die direkte Vorspannkraftübertragung auf die Schraube optimiert. Darüber hinaus wurde die Schraubgeschwindigkeit bei den HYTORC hydraulische Drehmomentschrauber durch den Torsionsrückhaltehebel markant erhöht.

Da mit steigendem Hydraulikdruck auch direkt das Anziehdrehmoment steigt, wird die Schraubverbindung stufenweise vorgespannt. Der gesamte Anziehvorgang je Schraube kann mit der Eco2TOUCH dokumentiert werden.

Mit den Verbindungselementen DISC, zWasher, CLAMP Dehnmutter, SmartSTUD und JustBOLT ist sogar ein axiales, seitenlastfreies Anziehen mit Vorspannkraftgenauigkeiten von ±5 % möglich.

Das drehmomentgesteuerte Anziehverfahren eignet sich für alle Schraubverbindungen bis zu Drehmomenten von rund 200.000 Nm. Anhand der Drehmomentberechnungen sind geeignete Schmiermittel vorzusehen, um ein Verreiben bzw. „Fressen“ zu verhindern. Beim Einsatz an Flanschverbindungen ist es als SIMULTORC-Montagesystem mit verdrehsicheren Unterlegscheiben einzusetzen, um Beschädigungen der Flanschauflageflächen zu verhindern.

VDI2230 Anziehfaktor konventionell: αA 1,4 -1,6
VDI2230 Anziehfaktor reibungsoptimiert: αA 1,1 -1,2
VDI2230 Anziehfaktor reibungskontrolliert: αA 1,0 -1,1

DDW (Das hydraulische, drehmoment-drehwinkelgesteuerte Anziehverfahren)

  • Anziehfaktor: 1,4 – 1,6
  • Abschaltkriterium: erreichter Hydraulikdruck bezogen auf das vorab kalibrierte Drehmoment
  • Praxismässige Bestimmung des Drehwinkels der Schraube nach Erreichen eines bestimmten Fügemoments
  • Für alle hydraulischen Drehmomentschrauber mit Hub-Weg-Steuerung einsetzbar
  • Automatischer Prozessablauf mit präziser Umschaltung von Drehmoment, Fügemoment, Drehwinkel
  • Überwachung von Fügemoment, Drehwinkel- und End-Drehmoment zur nachträglichen Bestimmung der Reibbeiwerte der Schraubverbindung
  • Dokumentierbare Prozessparameter: Datum, Uhrzeit, Monteur, Fügemoment, Ist-Drehwinkel, Ist-Drehmoment, iO/niO Darstellung

Das hydraulische, drehmoment-drehwinkelgesteuerte Anziehverfahren misst indirekt die Längung der Schraube. Über die Gewindesteigung kann einem exakten Drehwinkel auch eine definierte Längenänderung der Verschraubung zugeordnet werden. Dabei werden sowohl die Druckverformungen innerhalb der verspannten Teile, als auch die in den Trennflächen bis zur vollflächigen Anlage eintretenden elastischen und plastischen Verformungen gemessen. Allerdings kann diese Messung nur dann zur Bestimmung der Vorspannkraft genutzt werden, wenn der Drehwinkel auch wirklich in eine Längenänderung der Schraubverbindung umgesetzt wird. Aus diesem Grund muss sichergestellt werden, dass vor der Winkelmessung alle Trennfugen mit einem definierten Fügemoment exakt aufeinander liegen und die zu verspannenden Bauteile die erforderlichen Flächenpressungen aufnehmen können. Hier sind exakte Berechnungen unabdingbar.

Das von HYTORC entwickelte hydraulische, drehmomentdrehwinkelgesteuerte Anziehverfahren überwacht nicht nur das Fügemoment und den Drehwinkel, sondern auch das Enddrehmoment. Erst wenn der erforderliche Drehwinkel und das Enddrehmoment im vorgegebenen Parameterfenster sind, bewertet das System den Anziehvorgang als korrekt abgeschlossen. Eine weitere Steigerung der Genauigkeit wird erreicht, wenn die Schraubverbindung bis in den überelastischen Bereich angezogen wird. Dabei werden alle Prozessparameter von der Eco2TOUCH-Steuerung kontrolliert, dokumentiert und archiviert. Dieses Anziehverfahren eignet sich besonders bei Schraubverbindungen mit kurzen Klemmlängen und im Fertigungsprozess/Fertigungsstraßen. Es ist nur dort anzuwenden, wo Schraubverbindungen nach ISO4014, ISO4017 und ISO4762 in Gewindebohrungen (Sacklöcher) eingeschraubt werden. Darüber hinaus sind geeignete Schmiermittel vorzusehen, um ein Verreiben bzw. „Fressen“ zu verhindern.

VDI2230 Anziehfaktor: αA 1,2 -1,4

SGA (Das hydraulische, streckgrenzgesteuerte Anziehverfahren)

  • Anziehfaktor: 1,2 – 1,4
  • Abschaltkriterium: vorgegebener Drehmoment-Drehwinkel-Koeffizient
  • Praxismässige Bestimmung am Bauteil durch Längenmessung
  • Einfache Anpassung von Schraubfallhärte, Schwelldrehmoment und Abschaltkriterium
  • Für alle hydraulischen Drehmomentschrauber mit Hub-Weg-Steuerung einsetzbar
  • Automatischer Prozessablauf mit präziser Umschaltung von Fügemoment auf Drehwinkel
  • Überwachung des Drehmoment-Drehwinkel-Koeffizienten mit Rück- und Vorschau
  • Dokumentierbare Prozessparameter: Datum, Uhrzeit, Monteur, Fügemoment, End-Drehmoment und iO/niO Darstellung

Hier nutzt man den Umstand, dass beim Anziehen von Schraubverbindungen durch gegenseitiges Verdrehen von Mutter und Schraubenbolzen nicht nur eine AXIALSPANNUNG, sondern auch eine TORSIONSSPANNUNG infolge der Gewindereibung beansprucht wird. Das Fließen des Schraubbolzens beginnt dann dort, wo die Vergleichsspannung aus Zug- und Torsion die Werkstoff-Fließgrenze erreicht. Unmittelbar nach erfolgter Vorspannung federt der Torsionsanteil um ca. 50% im Schraubenbolzen zurück. Dadurch sinkt bei verbleibender Vorspannkraft die Vergleichsspannung, und die Streckgrenz gesteuerte vorgespannte Verbindung gewinnt wieder eine elastische Verbindungsreserve. Das überelastische Anziehen von Schraubenverbindungen mit Hilfe von streckgrenzüberschreitenden Montageverfahren (streckgrenz- und drehwinkelgesteuertes Anziehen) wird zunehmend mit Erfolg angewendet. Es gestattet die optimale Ausnutzung der Schraube beim Anziehen und führt zu maximal möglichen Montagevorspannkräften.

Die Betriebshaltbarkeit der Verbindung wird dabei nicht beeinträchtigt, sondern sogar deutlich verbessert:

  • Durch das elastische Rückfedern des Verschraubungs­systems nach dem Montagevorgang findet ein teilweiser Abbau der beim Anziehen eingebrachten Torsionsspannung nicht nur im verspannten Bauteil, sondern auch in der Schraube statt. Dadurch werden Beanspruchungsreserven für die spätere Betriebsbeanspruchung freigesetzt.
  • Durch den Plastifizierungsvorgang im Bolzen- und Mutterngewinde beim Vorspannen der Schraube bis über die Streckgrenze hinaus wird eine gleichmäßige Gewindelastverteilung erzeugt, die auch nach dem Entlasten bis zurück in den elastischen Bereich zumindest teilweise erhalten bleibt.
  • Sollte nach der Montage eine weitere Plastifizierung der Schraube durch die Betriebskraft FA eintreten, dann führt der hiermit immer verbundene Setz-Vorspannkraftverlust FZ die Verbindung wieder in den elastischen Verformungsbereich zurück

Bei anschliessender Schwingbeanspruchung auf einem Vorspannkraftniveau unterhalb der Streckgrenze können dann auf Grund günstigerer Lastverteilung und möglicher lastindizierter Druckeigenspannungen sogar höhere Dauerhaltbarkeitswerte für die Schraubverbindung erreicht werden. Dies gilt sowohl für schlussgerolltes als auch für schlussvergütete Schrauben.
Das hydraulische, streckgrenzgesteuerten Anziehverfahren ist ein überelastisches Anziehverfahren, bei dem der Fließbeginn der Schraube als Steuergröße für die Höhe der Vorspannkraft dient. Unabhängig von der Unterkopfreibung wird die Schraube so weit angezogen bis die Streckgrenze infolge der Beanspruchung aus Zug- und Torsionsspannung überschritten wird. Wie auch beim hydraulischen, dreh­moment-drehwinkelgesteuerten Anziehverfahren müssen die Bauteile auf ein Winkel-Startmoment vorgespannt werden. Beim weiteren Anziehen der Schraubverbindung werden kontinuierlich Drehmoment und Drehwinkel gemessen und der Gradient berechnet. Die eingesetzte Messtechnik erkennt das Ende des elastischen Bereiches und beendet bei zuvor festgelegter Gradienten­änderung den Schraubvorgang. Da die Schraube nur in einem sehr geringen Maß plastisch verformt wird, können auch Schraubverbindungen mit kurzen Klemmlängen streckgrenzgesteuert angezogen werden. Während des Anziehvorganges werden alle Prozessparameter von der Eco2TOUCH -Steuerung kontrolliert, dokumentiert und archiviert. Die plastische Verlängerung, die die Schraubverbindung während der Montage erfährt, ist sehr gering, so dass die Wiederverwendbarkeit von streckgrenzgesteuert angezogenen Schraubverbindungen kaum beeinträchtigt wird. Die Schraubfallhärte, das Fügemoment und die Abschaltkriterien sollten der jeweiligen Schraubverbindung angepasst werden.

Dieses Anziehverfahren eignet sich auch besonders bei Schraubverbindungen mit kurzen Klemmlängen und beim Einsatz von Verschraubungssystemen auf Baustellen. Schraubverbindungen, welche hydraulisch streckgrenzgesteuert angezogen worden sind können grundsätzlich wiederverwendet werden. Es sind jedoch geeignete Schmiermittel vorzusehen, um ein Verreiben bzw. „Fressen“ zu verhindern.

VDI2230 Anziehfaktor: entfällt!
Da Schraubverbindungen beim SGA nicht abgerissen werden können. Siehe hierzu Bemerkung VDI-2230 – Nov. 2015 Tabelle A8.

DGD (Das drehmomentgesteuerte, drehwinkelüberwachte Anziehverfahren)

  • Anziehfaktor: 1,4 – 1,6
  • Abschaltkriterium: erreichter Hydraulikdruck bezogen auf das vorab kalibrierte Drehmoment
  • Praxismässige Bestimmung des Drehwinkels der Schraube nach Erreichen eines bestimmten Fügemoments
  • Für alle hydraulischen Drehmomentschrauber mit Hub-Weg-Steuerung einsetzbar
  • Automatischer Prozessablauf mit präziser Umschaltung von Drehmoment, Fügemoment, Drehwinkel
  • Überwachung von Fügemoment, Drehwinkel- und End-Drehmoment zur nachträglichen Bestimmung der Reibbeiwerte der Schraubverbindung
  • Dokumentierbare Prozessparameter: Datum, Uhrzeit, Monteur, Fügemoment, Ist-Drehwinkel, Ist-Drehmoment, iO/niO Darstellung

DGS (Das drehmomentgesteuerte, streckgrenzüberwachte Anziehverfahren)

In diesem Montageverfahren ist der Steuerwert das Soll- Drehmoment und der lineare Steigungsverlauf die Kontroll- größe zum Prozessabschluss. Liegt eine Abweichung des linearen Verlaufs durch die Erkennung der Streckgrenze vor, wird der Prozess gestoppt. Das bedeutet kein Schraubenabriss mehr.

SGD (Das streckgrenzgesteuerte, drehwinkelüberwachte Anziehverfahren)

In diesem Montageverfahren ist der Steuerwert das Soll-Drehmoment und der lineare Steigungsverlauf sowie der erzielte Drehwinkel die Kontrollgröße zum Prozessabschluss.

EXT (Extern gesteuertes Anziehen über beliebige Messsensoren mit Standard Industrieschnittstelle)

In diesem Montageverfahren gibt es den Steuerwert Soll-Drehmoment und einen weiteren, beliebigen externen physikalischen Messparameter. Dieser wird über die Strom- oder Spannungsschnittstelle kontinuierlich mitgemessen und graphisch in seiner physikalischen Einheit ausgegeben und dokumentiert.

ANA/DAT

Analysetool zur Kontrolle des Weiterdrehwinkels bei drehmomentgesteuert angezogenen Schrauben mit Drehwinkelsensor

Dieses Analysemodul ermittelt den Weiterdrehwinkel einer Schraube von einem definierten Fügemoment bis zum  Erreichen des definierten Soll-Drehmoment. In diesem Montageverfahren ist der Steuergröße das Soll-Drehmoment.

SEQ

Sequenzer-Verkettung aller genannten Montageverfahren in beliebiger Reihenfolge

In diesem Modul lassen sich alle verfügbaren Montage-verfahren im beliebiger Reihenfolgen zusammenstellen. In der Standardausführung „ohne ext. Sensorik“ ist die Kategorie-Klassifizierung entsprechend der Verkettungsart zu treffen.

SPSK( Schraubprozessstatistik)

Statistische Auswertung der gemessenen Prozessparameter. Auch als Messmittel zur PFU (Prozess-Fähigkeits-Untersuchung) einsetzbar

Die Anziehverfahren in der praktischen Anwendung

DGA

DDW

SGA

DGD

SGD

DGS