Keine Schraube gleicht der anderen
Bereits um die Jahrtausendwende lag der Bedarf an Schrauben in Deutschland bei rund 500.000 Tonnen. Natürlich die meisten davon in der Industrie, gefolgt vom Handwerk. Aber auch Heimwerker benötigen Schrauben immer wieder. Dabei befassen sich die wenigsten mit den Eigenschaften von Schrauben, die sich jedoch erheblich unterscheiden können:
- Zugfestigkeit
- Legierung
- Beschichtung
- das Metall oder die Legierung, aus der sie bestehen
- Kombinationsmöglichkeiten (selbstsichernde Muttern, Unterlegscheiben aus unterschiedlichen Stoffen usw.)
- Form
- Gewinde
Bauteile und Werkstücke aus Aluminium verschrauben
Nun ist es so, dass Aluminium eine immer größere Bedeutung zukommt. Ganze Fahrzeugkarosserien bestehen inzwischen aus diesem Leichtmetall und/oder Magnesium-Legierungen. Aber auch Heimwerker kommen immer wieder in die Situation, Aluminium verschrauben zu wollen. Doch wie verhält es sich mit dem Kontakt von Aluminium zu Schrauben aus einem anderen Metall?
Die galvanische Korrosion
In der Tat gibt es hier Probleme. Bekommen ein edles und ein weniger edles Metall Kontakt zueinander, entsteht Korrosion. Insbesondere, wenn noch ein Elektrolyt dazukommt, denn beim Kontakt zweier verschiedener Metalle entsteht auch Strom. Ein solches Elektrolyt wäre Salz, also beispielsweise Meeres- oder Streusalz. Der Prozess ist eine galvanische Korrosion, die bei jedem Metall anders genannt wird:
- Eisen: Rost
- Kupfer: Grünspan
- Aluminium: Lochfraß
Die thermischen Eigenschaften von Metallen
Damit müsste man sich nun die Frage stellen, welche Art von Schrauben nun verwendet werden sollen. Aber es kommt noch ein weiteres Problem dazu. Die thermische Ausdehnung ist ebenso wie die Wärmeleitfähigkeit von Aluminium ungefähr viermal höher als von Stahl oder Edelstahl. Insbesondere die thermische Ausdehnung kann damit zu Problemen führen.
Explizit selbstsichernde Muttern bleiben in ihrer Position. Dehnt sich nun das Aluminiumbauteil stark aus, wird die Schraube gedehnt. Kühlt das Metall wieder ab, kann die Vorspannung der angezogenen Mutter komplett verloren gehen. Undichtigkeiten könnten die Folge sein. Lediglich beschichtete Schrauben wie brünierte oder verzinkte Schrauben eigenen sich nicht, denn die korrosiven Eigenschaften werden durchschlagen.
Vorschriften und Normen beim Verschrauben bei Aluminium
Stattdessen müssen nach heutigem Kenntnisstand für die meisten Anwendungen rostfreie Edelstahlschrauben verwendet werden. So besagt zum Beispiel die DIN EN ISO 3506 aus, dass für bestimmte Bauteile Schrauben aus Edelstahl zu verwenden sind, deren Legierung exakt definiert ist. Dasselbe gilt dann noch für die Festigkeitsklassen. So müssen an Fahrzeugen wie Motorrädern beispielsweise folgende Edelstahlschrauben unter zusätzlicher Berücksichtigung der Zugfestigkeitsklasse verwendet werden:
- A2: austenitischer Edelstahl mit erhöhter Korrosionsbeständigkeit
- A4: austenitischer Edelstahl mit erhöhter Säurebeständigkeit
Kunststoffscheiben aus Nylon – wirklich hilfreich?
Manche Schrauber versuchen das Problem zu umgehen, indem Kunststoffbeilagscheiben untergelegt werden. Diese können jedoch nicht überall eingesetzt werden und bieten auch nur am Schraubenkopf Sicherheit. Das Gewinde hat ohnehin Kontakt zum Aluminium. Daher sollte das Gewinde mit einem MoS2-Gleitmittel beschichtet werden.
Außerdem kann eine Kunststoffbeilagscheibe an einem Aluminiumkörper auch dann nicht verwendet werden, wenn diese Schraube mit einem bestimmten Drehmoment festgezogen werden muss. Am ehesten eignen sich solche Beilagscheiben noch, wenn die Oberfläche speziell behandelt und auf Hochglanz poliert wurde, wie beim Aluminium polieren oder wenn das Aluminium verchromt, vernickelt, verkupfert usw. ist.
Aluminiumschrauben zum Verschrauben von Aluminium
Blieben noch Aluminiumschrauben, also Schrauben, die ebenfalls aus Aluminium hergestellt wurden. Falls eine Freigabe für solche Aluschrauben vorliegt, können diese natürlich verwendet werden. Aber auch dann ist in besonderem Maße auf die Festigkeitsklassen zu achten.