Wachsende Ansprüche an Korrosionsschutz fordern Verschraubungsprozesse heraus
Münchener Forum Verbindungstechnologie thematisiert Lösungen für Stahl und Lack
(pressebox) München, 08.10.2015 - Steigende Anforderungen an den Korrosionsschutz erfordern den tiefen Blick auf die mechanischen Schnittstellen von Maschinen und Anlagen. Die heute eingesetzten Prozesse gehen entweder zulasten der Vorspannkraft oder der Beschichtungen und kommen damit an ihre Grenzen. Dass es auch anders geht, zeigen Experten auf dem 7. Münchener Forum zur Verbindungstechnologie. Dort werden am 2. und 3. Dezember neue Ergebnisse aus Wissenschaft und Praxis vorgestellt.
Stahlschrauben auf lackierten Bauteilen sind ein schwieriges Feld für sichere Verschraubungsprozesse und Schutzbeschichtungen. Wenn es an geschraubten Verbindungen rostet, lässt der Ärger für Hersteller und Zulieferer meist nicht lange auf sich warten. Und der tritt häufig dann auf, wenn mit einer Korrosionsschutzschicht lackierte Bauteile zu Komponenten verschraubt werden und daraus Maschinen oder Anlagen entstehen.
Dieses Problem hat schlicht zwei Ursachen. Auf der einen Seite ist die maßgebende Richtlinie VDI 2230 für die Auslegung hochfester Schraubverbindungen für den Klassiker Stahl auf Stahl konzipiert. Stand heute sind die kraftübertragenden Kontaktflächen von Schraubenverbindungen meist nicht, oder kaum gegen Korrosion geschützt, weil die Beschichtungen nicht Teil der Auslegung von Schraubenverbindung sind. Auf der anderen Seite kann es bei der Verschraubung von lackierten Bauteilen aber auch dazu kommen, dass die Vorspannkräfte nicht prozesssicher sind oder im Umkehrschluss der Korrosionsschutz leidet.
"Es gibt zum Beispiel im Offshore-Bereich sehr hohe Anforderungen an den Korrosionsschutz. Der wird in der Regel durch Lacksysteme durch Schichtstärken im mittleren dreistelligen µm-Bereich erreicht. Die Schraubverbindungen sind hinterher im Betrieb die rostenden Stellen, weil die Schutzschichten nicht mehr ausreichen oder bei Wartungen und Reparaturen zerstört werden", stellt Dietmar Isele von der Fakultät Maschinenbau an der Hochschule Offenburg fest.
Aufgrund der steigenden Ansprüche von Kunden mache es jedoch keinen Sinn, diese Bereiche von einer Lackierung auszunehmen, weil dann ein leistungsfähiger Schutz fehle. Die Fakultät untersucht daher mit Beteiligung der Unternehmen JUKO Technik und FreiLacke wie prozesssicher die Schraubmontage und wie leistungsfähig Schraubverbindungen an lackierten Bauteilen überhaupt sein können. Isele wird die aktuellen Ergebnisse zum ersten Mal auf dem Forum Verbindungstechnologie in München vorstellen. Dabei geht es um die Frage, welche Lacksysteme wirklich halten und wie prozesssicher die Schraubmontage lackierter Bauteile ist. Schließlich will niemand riskieren, dass sich Schraubenverbindungen durch zu geringe Vorspannkräfte im Betrieb lösen könnten. Die Unterschiede zwischen klassischen Schraubverbindungen und Verbindungen mit lackierten Bauteilen sind aber signifikant messbar. Hier zeigt sich, dass Pulverbeschichtungen mehr Sicherheit bieten, als nass aufgetragene Schutzschichten. "Das funktioniert deutlich besser. Dafür haben wir unterschiedliche Lacksysteme von FreiLacke verglichen", sagt er.
Diese Einschätzung teilt auch Peter Messing vom Beschichtungsspezialisten Magni Europe GmbH. Er wird auf dem Forum Lösungen vorstellen, die aus einer Kombination von anorganisch zinkhaltigen Grundschichten und sogenannten Top-Coats bestehen. Diese haben zusätzlich besondere Eigenschaften und basieren auf neuen Bindemitteltechnologien. Dieser Top-Coat wird beispielsweise zusätzlich auf anorganische Zink-Lamellen-Beschichtungen aufgetragen, die häufig als Basis dienen. "Diese Top-Coats haben mehr Fleisch, sind beständiger und auf die Produktanwendungen abgestimmt. Schließlich nehmen die Anforderungen an den Korrosionsschutz und die Funktionalität der Oberflächensysteme stetig zu. Das bringt wiederum die Auslegung als auch die Schraubmontage von lackierten Bauteilen an ihre Grenzen", sagt er. Bemerkbar macht sich das auch wirtschaftlich, weil Kunden Gewährleistungen oder Zusagen dafür bis zu 20 Jahre übernehmen müssen, dass ihre Produkte über die Lebensdauer halten.
Ein Beispiel ist die Automobilindustrie. In diesem Segment beschichtet Magni Fahrwerkskomponenten, Anbauteile und Verbindungselementen mit einem zusätzlichen Schutz und unterschiedlichen Kombinationen. In der Praxis hat sich gezeigt, dass andere Systeme zum Beispiel auf Basis von Zink und Zink-Nickel in den zyklischen Prüfungen des Verbandes der Deutschen Automobilindustrie nicht die geforderte Korrosionsbeständigkeit erfüllen. "Die Schraubprozesse für Lack und Stahl müssen beherrschbar und die Verschraubung langlebig sein", erläutert Messing.
Das gilt auch für Produkte und Anwendungen, die ein paar Nummern größer ausfallen. Ein Beispiel hierfür sind abermals die Offshore-Windparks. Hier müssen nicht nur die Blattbolzen für die Verschraubung der Rotorblätter 20 Jahre den Belastungen und Angriffen der salzhaltigen Luft standhalten. "Üblich sind in den Türmen auch Muttern und Schrauben mit einer Schlüsselweite von M64. Aus diesen stattlichen Schraubenmaßen resultieren auch sehr große Vorspannkräfte, die aber den Korrosionsschutz nicht beinträchtigen dürfen. Das führt zu einer Limitierung der maximalen Flächenpressung und hierdurch zu einer Begrenzung der Vorspannkraft. In der Fachliteratur gibt es zu dieser Problematik keine Lösung. Daher bin ich sehr gespannt auf die Ergebnisse der Experten", sagt Patrick Junkers von HYTORC, einer der Veranstalter des europaweit einmaligen Fachforums.
Das 7. Münchener Forum Verbindungstechnologie findet am 2. und 3. Dezember 2015 im Holiday Inn in München-Unterhaching statt. Veranstalter sind HYTORC Barbarino & Kilp GmbH, RUD-Ketten Rieger & Dietz GmbH u. Co. KG und Kempchen Dichtungstechnik GmbH. Für die Organisation ist Anne Lorenz Management & Events in Kooperation mit Lorenz Kommunikation verantwortlich. Weitere Infos unter www.vt-forum.de.
Anmeldungen sind jederzeit über die Homepage www.vt-forum.de möglich. Hier ist auch das ausführliche Programm zu finden.
Stahlschrauben auf lackierten Bauteilen sind ein schwieriges Feld für sichere Verschraubungsprozesse und Schutzbeschichtungen. Wenn es an geschraubten Verbindungen rostet, lässt der Ärger für Hersteller und Zulieferer meist nicht lange auf sich warten. Und der tritt häufig dann auf, wenn mit einer Korrosionsschutzschicht lackierte Bauteile zu Komponenten verschraubt werden und daraus Maschinen oder Anlagen entstehen.
Dieses Problem hat schlicht zwei Ursachen. Auf der einen Seite ist die maßgebende Richtlinie VDI 2230 für die Auslegung hochfester Schraubverbindungen für den Klassiker Stahl auf Stahl konzipiert. Stand heute sind die kraftübertragenden Kontaktflächen von Schraubenverbindungen meist nicht, oder kaum gegen Korrosion geschützt, weil die Beschichtungen nicht Teil der Auslegung von Schraubenverbindung sind. Auf der anderen Seite kann es bei der Verschraubung von lackierten Bauteilen aber auch dazu kommen, dass die Vorspannkräfte nicht prozesssicher sind oder im Umkehrschluss der Korrosionsschutz leidet.
"Es gibt zum Beispiel im Offshore-Bereich sehr hohe Anforderungen an den Korrosionsschutz. Der wird in der Regel durch Lacksysteme durch Schichtstärken im mittleren dreistelligen µm-Bereich erreicht. Die Schraubverbindungen sind hinterher im Betrieb die rostenden Stellen, weil die Schutzschichten nicht mehr ausreichen oder bei Wartungen und Reparaturen zerstört werden", stellt Dietmar Isele von der Fakultät Maschinenbau an der Hochschule Offenburg fest.
Aufgrund der steigenden Ansprüche von Kunden mache es jedoch keinen Sinn, diese Bereiche von einer Lackierung auszunehmen, weil dann ein leistungsfähiger Schutz fehle. Die Fakultät untersucht daher mit Beteiligung der Unternehmen JUKO Technik und FreiLacke wie prozesssicher die Schraubmontage und wie leistungsfähig Schraubverbindungen an lackierten Bauteilen überhaupt sein können. Isele wird die aktuellen Ergebnisse zum ersten Mal auf dem Forum Verbindungstechnologie in München vorstellen. Dabei geht es um die Frage, welche Lacksysteme wirklich halten und wie prozesssicher die Schraubmontage lackierter Bauteile ist. Schließlich will niemand riskieren, dass sich Schraubenverbindungen durch zu geringe Vorspannkräfte im Betrieb lösen könnten. Die Unterschiede zwischen klassischen Schraubverbindungen und Verbindungen mit lackierten Bauteilen sind aber signifikant messbar. Hier zeigt sich, dass Pulverbeschichtungen mehr Sicherheit bieten, als nass aufgetragene Schutzschichten. "Das funktioniert deutlich besser. Dafür haben wir unterschiedliche Lacksysteme von FreiLacke verglichen", sagt er.
Diese Einschätzung teilt auch Peter Messing vom Beschichtungsspezialisten Magni Europe GmbH. Er wird auf dem Forum Lösungen vorstellen, die aus einer Kombination von anorganisch zinkhaltigen Grundschichten und sogenannten Top-Coats bestehen. Diese haben zusätzlich besondere Eigenschaften und basieren auf neuen Bindemitteltechnologien. Dieser Top-Coat wird beispielsweise zusätzlich auf anorganische Zink-Lamellen-Beschichtungen aufgetragen, die häufig als Basis dienen. "Diese Top-Coats haben mehr Fleisch, sind beständiger und auf die Produktanwendungen abgestimmt. Schließlich nehmen die Anforderungen an den Korrosionsschutz und die Funktionalität der Oberflächensysteme stetig zu. Das bringt wiederum die Auslegung als auch die Schraubmontage von lackierten Bauteilen an ihre Grenzen", sagt er. Bemerkbar macht sich das auch wirtschaftlich, weil Kunden Gewährleistungen oder Zusagen dafür bis zu 20 Jahre übernehmen müssen, dass ihre Produkte über die Lebensdauer halten.
Ein Beispiel ist die Automobilindustrie. In diesem Segment beschichtet Magni Fahrwerkskomponenten, Anbauteile und Verbindungselementen mit einem zusätzlichen Schutz und unterschiedlichen Kombinationen. In der Praxis hat sich gezeigt, dass andere Systeme zum Beispiel auf Basis von Zink und Zink-Nickel in den zyklischen Prüfungen des Verbandes der Deutschen Automobilindustrie nicht die geforderte Korrosionsbeständigkeit erfüllen. "Die Schraubprozesse für Lack und Stahl müssen beherrschbar und die Verschraubung langlebig sein", erläutert Messing.
Das gilt auch für Produkte und Anwendungen, die ein paar Nummern größer ausfallen. Ein Beispiel hierfür sind abermals die Offshore-Windparks. Hier müssen nicht nur die Blattbolzen für die Verschraubung der Rotorblätter 20 Jahre den Belastungen und Angriffen der salzhaltigen Luft standhalten. "Üblich sind in den Türmen auch Muttern und Schrauben mit einer Schlüsselweite von M64. Aus diesen stattlichen Schraubenmaßen resultieren auch sehr große Vorspannkräfte, die aber den Korrosionsschutz nicht beinträchtigen dürfen. Das führt zu einer Limitierung der maximalen Flächenpressung und hierdurch zu einer Begrenzung der Vorspannkraft. In der Fachliteratur gibt es zu dieser Problematik keine Lösung. Daher bin ich sehr gespannt auf die Ergebnisse der Experten", sagt Patrick Junkers von HYTORC, einer der Veranstalter des europaweit einmaligen Fachforums.
Das 7. Münchener Forum Verbindungstechnologie findet am 2. und 3. Dezember 2015 im Holiday Inn in München-Unterhaching statt. Veranstalter sind HYTORC Barbarino & Kilp GmbH, RUD-Ketten Rieger & Dietz GmbH u. Co. KG und Kempchen Dichtungstechnik GmbH. Für die Organisation ist Anne Lorenz Management & Events in Kooperation mit Lorenz Kommunikation verantwortlich. Weitere Infos unter www.vt-forum.de.
Anmeldungen sind jederzeit über die Homepage www.vt-forum.de möglich. Hier ist auch das ausführliche Programm zu finden.
