Lernfeld 6 · Prüfung Teil 1

Schraub-, Klemm- und Steckverbindungen

Schraub-, Klemm- und Steckverbindungen bei der Montage: richtig anziehen, Sicherungen, Klemmkraft und Reibung, Steckbolzen, demontagegerecht verschrauben.

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Darum geht es

Schraubverbindungen sind die wichtigsten lösbaren Verbindungen im Metallbau. Bei nicht vorgespannten Verbindungen trägt der Schraubenschaft auf Abscheren und Lochleibung; nach DIN EN 1090-2 werden die Schrauben handfest angezogen, also mit einem normal großen Schlüssel ohne Verlängerung, bis die Teile satt anliegen. Unter Kopf und Mutter gehören Scheiben, bei Langlöchern ausreichend große Scheiben oder Unterlegplatten. Mehrere Schrauben eines Anschlusses zieht man gleichmäßig und von der Mitte nach außen an, erst wenn die Baugruppe ausgerichtet ist. Planmäßig vorgespannte HV-Verbindungen nach DIN EN 14399 gehören zur Montage von Stahlbauten (Lernfeld 11).

Sicherungen halten Verbindungen in Lage. Formschlüssig wirken Splinte, Federstecker, Sicherungsringe und Sicherungsbleche, durch Reibung Klemmteil-Sicherungsmuttern, stoffschlüssig flüssige Schraubensicherungen. Gegen selbsttätiges Losdrehen hilft vor allem eine ausreichende Klemmkraft; Federringe haben keine nachgewiesene Wirkung. Splinte und umgebogene Sicherungsbleche werden bei jeder Montage erneuert.

Klemmverbindungen wie Trägerklemmen oder Rohrschellen halten kraftschlüssig, ohne den Träger zu bohren oder zu schweißen; Beschichtung und Tragfähigkeit bleiben erhalten. Die übertragbare Kraft ist Reibungszahl mal Normalkraft aus den Schraubenkräften, bei zwei Reibflächen doppelt so groß; Öl, Fett und weiche Beschichtungen senken sie. Steckverbindungen wie Bolzen mit Klapp- oder Federstecker, Steckhülsen an Geländern und Stecksysteme an Gerüsten lassen sich schnell lösen; die Kraft trägt der Bolzen auf Abscheren, die Sicherung hält ihn nur in Längsrichtung. Wer an die spätere Demontage denkt, wählt Schrauben mit gleichwertigem Korrosionsschutz, trennt verschiedene Metalle und schützt Edelstahlgewinde gegen Fressen.

Das solltest du dir merken

Nicht vorgespannte Schrauben handfest anziehen, bis die Teile satt anliegen.
Bei Langlöchern große Scheiben oder Unterlegplatten verwenden.
Splint und Sicherungsblech bei jeder Montage erneuern.
Übertragbare Kraft einer Klemmverbindung ist Reibungszahl mal Normalkraft, geteilt durch die Sicherheit.
Zweischnittiger Bolzen hat zwei Scherflächen.

Formeln

Reibkraft einer Klemmverbindung: $F_{R} = m \cdot μ \cdot z \cdot F_{V}$; $F_{R}$ Reibkraft in kN, $m$ Zahl der Reibflächen, $μ$ Haftreibungszahl, $z$ Schraubenzahl, $F_{V}$ Vorspannkraft je Schraube in kN
Zulässige Kraft mit Sicherheit: $F_{z u l} = \frac{F _{R}}{S}$; $F_{z u l}$ zulässige Kraft, $F_{R}$ Reibkraft bis zum Rutschen, $S$ Sicherheit gegen Rutschen
Scherspannung im Bolzen: $τ = \frac{F}{n \cdot A}$; $τ$ Scherspannung in N/mm², $F$ Querkraft in N, $n$ Zahl der Scherflächen, $A$ Bolzenquerschnitt in mm²

Typische Fehler in der Prüfung

Nicht vorgespannte Schrauben mit dem Schlagschrauber bis zum Anschlag angezogen.
Alten, schon einmal aufgebogenen Splint wieder eingesetzt.
Bei zwei Klemmplatten oder einer Gabel nur eine Reib- bzw. Scherfläche angesetzt oder umgekehrt.
Klemmflächen eingeölt oder dick beschichtet; die Klemme rutscht.

Tipps aus der Werkstatt

Klemmverbindung: übertragbare Kraft gleich Reibungszahl mal Summe der Schraubenkräfte, bei zwei Reibflächen doppelt, dann durch die Sicherheit teilen. Ein Bolzen in einer Gabel ist zweischnittig. Splinte und Sicherungsbleche bei jeder Montage erneuern.

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14 Aufgaben zu „Schraub-, Klemm- und Steckverbindungen“, falsche Antworten kommen in der Runde noch einmal.

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Grundlage: KMK-Rahmenlehrplan Konstruktionsmechaniker/-in (2004 i. d. F. 2018), Lernfeld 6 (Montieren und Demontieren von Baugruppen); DIN EN 1090-2. Eigene Erklärung, keine Originalaufgaben der Prüfungsausschüsse.