Keine Schraube gleicht der anderen
Bereits um die Jahrtausendwende lag der Bedarf an Schrauben in Deutschland bei rund 500.000 Tonnen. Die meisten davon natürlich in der Industrie, gefolgt vom Handwerk. Aber auch beim Heimwerken werden immer wieder Schrauben benötigt. Dabei machen sich die wenigsten Gedanken über die Eigenschaften von Schrauben, die sehr unterschiedlich sein 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
Der Werkstoff Aluminium gewinnt immer mehr an Bedeutung. Ganze Fahrzeugkarosserien bestehen mittlerweile aus dem Leichtmetall und/oder Magnesiumlegierungen. Doch auch im Heimwerkerbereich kommt man immer wieder in die Situation, Aluminium verschrauben zu wollen. Was aber passiert, wenn Aluminium mit Schrauben aus einem anderen Metall in Kontakt kommt?
Die galvanische Korrosion
Hier gibt es tatsächlich Probleme. Wenn ein edles und ein unedles Metall miteinander in Kontakt kommen, entsteht Korrosion. Vor allem, wenn noch ein Elektrolyt hinzukommt, denn beim Kontakt zweier verschiedener Metalle entsteht auch Strom. Ein solches Elektrolyt wäre Salz, zum Beispiel Meer- 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
Es stellt sich also die Frage, welche Schrauben am besten verwendet werden sollten. Doch es gibt noch ein weiteres Problem. Die thermische Ausdehnung und die Wärmeleitfähigkeit von Aluminium sind etwa viermal höher als die von Stahl oder Edelstahl. Insbesondere die thermische Ausdehnung kann damit zu Schwierigkeiten 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 vollständig verloren gehen. Undichtigkeiten können die Folge sein. Im Endeffekt eignen sich lediglich beschichtete Schraubenarten, wie brünierte oder verzinkte Schrauben nicht, da deren korrosive Eigenschaften durchschlagen würden.
Vorschriften und Normen beim Verschrauben bei Aluminium
Stattdessen müssen nach heutigem Kenntnisstand für die meisten Anwendungen rostfreie Edelstahlschrauben verwendet werden. So schreibt beispielsweise die DIN EN ISO 3506 vor, dass für bestimmte Bauteile Schrauben aus Edelstahl zu verwenden sind, deren Legierung genau definiert ist. Gleiches gilt für die Festigkeitsklassen. So müssen zum Beispiel bei Fahrzeugen wie Motorrädern 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?
So mancher versucht das Problem durch das Unterlegen von Kunststoffbeilagscheiben zu umgehen. Diese sind aber nicht überall einsetzbar und bieten nur am Schraubenkopf Sicherheit. Das Gewinde kommt ohnehin mit dem Aluminium in Berührung. Daher sollte dieses mit einem MoS2-Gleitmittel beschichtet werden.
Eine Kunststoffbeilagscheibe an einem Aluminiumkörper kann ebenfalls nicht verwendet werden, wenn die 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
Bleiben noch Aluminiumschrauben, also Schrauben, die auch aus Aluminium hergestellt sind. Liegt für solche Aluminiumschrauben eine Freigabe vor, können diese natürlich verwendet werden. Aber auch dann ist in besonderem Maße auf die Festigkeitsklassen zu achten.