DAS FESTFRESSEN VON VERBINDUNGSELEMENTEN AUS EDELSTAHL
EINLEITUNG
Bei der Verwendung von Verbindungselementen aus Edelstahl oder Aluminium kann es während der Montage zum Kaltverschweißen kommen, das auch als Festfressen oder Fressen bezeichnet wird. Die miteinander in Kontakt stehenden Gewinde haften aneinander, bis keine weitere Bewegung mehr möglich ist. Dadurch können Schrauben oder Bolzen beim Anziehen brechen. Dies kann Verzögerungen, Schäden und potenziell gefährliche Situationen verursachen.
Bricht das Verbindungselement während der Montage nicht, kann es sich verdrehen oder festfressen, bevor die erforderliche Vorspannkraft erreicht ist. Dies kann später durch Materialermüdung oder äußere Belastungen zum Versagen führen. Das Festfressen kann außerdem eine Demontage am Ende der Lebensdauer der Verbindung verhindern. Bei früheren Untersuchungen stellte sich heraus, dass Beanstandungen, die zunächst auf die Produktqualität zurückgeführt wurden, tatsächlich durch Festfressen während der Montage verursacht worden waren.
WODURCH ENTSTEHT FESTFRESSEN?
Wenn sich Metalloberflächen gegeneinander bewegen, erzeugen mikroskopische Unebenheiten Reibung. Die daraus entstehende Wärme und der Verschleiß nehmen mit steigendem Kontaktdruck zu. Unter hohen Belastungen können die gegenüberliegenden Oberflächen aneinander haften, sodass Material übertragen oder herausgerissen wird. Diese Form des adhäsiven Verschleißes wird als Fressen bezeichnet und kann bis zum vollständigen Blockieren der Bauteile fortschreiten.
Bei Verbindungselementen mit Gewinde entsteht ein hoher Kontaktdruck an den Gewindeflanken. Austenitischer Edelstahl und Aluminium sind besonders anfällig, da diese Werkstoffe vergleichsweise duktil und für adhäsiven Verschleiß empfindlich sind. Wird die schützende Oxidschicht beim Anziehen beschädigt, wird frisches Metall freigelegt, das sich mit der gegenüberliegenden Gewindeoberfläche verbinden kann.
PRODUKTE UND SITUATIONEN, DIE DAS RISIKO DES FESTFRESSENS ERHÖHEN KÖNNEN
Produkte, die gezielt zusätzliche Reibung im Gewinde erzeugen, wie beispielsweise selbstsichernde Muttern mit Klemmteil, erhöhen das Risiko des Festfressens erheblich. Die zusätzliche Reibung erzeugt konzentrierte Wärme auf einer sehr kleinen Kontaktfläche. Diese Muttern lassen sich nicht frei drehen, bis sie das zu verspannende Material erreichen. Daher entsteht bei jeder Umdrehung bereits Reibung, bevor die Verbindung vollständig angezogen ist. Wird keine geeignete Schmierung verwendet, sollte eine Sicherungsmethode in Betracht gezogen werden, die nicht auf einer kontinuierlichen Reibung im Gewinde beruht.
Schraubverbindungen, die aufgrund von Zwischenräumen zwischen den Bauteilen eine große Gewindebewegung erfordern, weisen ebenfalls ein erhöhtes Risiko auf. Gleiches gilt für Verbindungen mit weichen oder elastischen Elementen wie Dichtungen, Federringen, Tellerfedern, Schraubenfedern sowie Unterlegscheiben aus Gummi oder Kunststoff. Bei diesen Bauteilen sind mehr Umdrehungen erforderlich, um die gewünschte Vorspannkraft zu erreichen, wodurch sich der Gleitweg und die Reibung im Gewinde erhöhen.
LUBRINOX — DIE ANTI-FESTFRESS-LÖSUNG VON FABORY
Fabory hat Lubrinox speziell entwickelt, um das Festfressen von Verbindungselementen aus Edelstahl zu verhindern. Im Gegensatz zu herkömmlichen, vor Ort aufgetragenen Anti-Seize-Pasten verwendet Lubrinox eine vorab aufgebrachte, trockene Schmierbeschichtung, die:
- Die Reibung auf konstante und vorhersehbare Werte reduziert und dadurch eine zuverlässige Steuerung des Verhältnisses zwischen Anziehdrehmoment und Vorspannkraft unterstützt.
- Eine Schmierung vor Ort überflüssig macht, da die Verbindungselemente einbaufertig geliefert werden.
- Sauber bleibt und keinen Staub oder Partikel anzieht, die die Reibung erhöhen könnten.
- Eine saubere Demontage unterstützt und Schäden durch Fressen an den Gewinden verhindert.
Lubrinox ist für eine Auswahl von Schrauben, Bolzen und Muttern aus Edelstahl A2 und A4 erhältlich. Für einen maximalen Schutz gegen Festfressen sollten Lubrinox-Schrauben und Lubrinox-Muttern gemeinsam verwendet werden.
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Stellen Sie stets sicher, dass die Verbindungselemente sauber und frei von Graten, Metallpartikeln, Spänen, Sand und Staub sind. Beschädigte Gewinde, eine falsche Ausrichtung und eine schräge Montage sollten vermieden werden, da diese Bedingungen eine konzentrierte lokale Reibung erzeugen.
Eine Verringerung der axialen Bewegung, die zum Erreichen der Vorspannkraft erforderlich ist, reduziert ebenfalls das Risiko. Steife Verbindungen, die nur eine geringe Drehbewegung benötigen, sind im Allgemeinen weniger anfällig als flexible Verbindungen mit weichen oder federnden Elementen.
Verwenden Sie eine langsame, gleichmäßige und konstante Drehgeschwindigkeit. Impuls- und Schlagschrauber sollten nach Möglichkeit vermieden werden, da schnelle Beschleunigungen eine starke lokale Erwärmung im Gewinde verursachen können.
Manchmal wird empfohlen, unterschiedliche austenitische Werkstoffgüten wie A2/AISI 304 und A4/AISI 316 miteinander zu kombinieren. Beide Güten sind jedoch austenitisch und bleiben für adhäsiven Verschleiß anfällig. Das alleinige Kombinieren dieser Werkstoffe verhindert das Festfressen daher nicht zuverlässig.
Gerollte Gewinde sind geschnittenen Gewinden im Allgemeinen vorzuziehen, da der Rollprozess normalerweise eine glattere und kaltverfestigte Oberfläche erzeugt. Die meisten in großen Stückzahlen hergestellten Edelstahlschrauben und -bolzen besitzen gerollte Gewinde.
Druckbeständige Schmierstoffe und für die jeweilige Anwendung geeignete Anti-Seize-Produkte können die Reibung erheblich reduzieren. Tragen Sie den Schmierstoff gleichmäßig auf und berücksichtigen Sie dessen Einfluss auf das Verhältnis zwischen Anziehdrehmoment und Vorspannkraft.
Vorab aufgebrachte trockene Gleitbeschichtungen stellen eine weitere Möglichkeit dar. Sie sparen Montagezeit und nehmen im Vergleich zu klebrigen Fetten weniger leicht Schmutzpartikel auf.
VERGLEICH VON METHODEN GEGEN FESTFRESSEN
| Methode | Wirksamkeit | Anwendungsfreundlichkeit | Am besten geeignet für |
|---|---|---|---|
| Vorab aufgebrachte Lubrinox-Beschichtung | ★★★★★ | Hoch — keine Vorbereitung erforderlich | Die meisten Gewindeverbindungen aus Edelstahl |
| Anti-Seize-Paste, beispielsweise mit MoS₂ | ★★★★ | Mittel — Auftrag vor Ort | Hoch belastete Verbindungen oder seltene Demontage |
| Trockene Gleitbeschichtungen | ★★★★ | Hoch — vorab aufgebracht | Saubere Umgebungen und zugelassene Anwendungen in der Lebensmittel- oder Pharmaindustrie |
| Schmierstoffe auf Wachsbasis | ★★★ | Mittel | Allgemeine Montageanwendungen |
| Langsame, gleichmäßige Drehgeschwindigkeit | ★★★ | Hoch — reine Montagetechnik | Alle Verbindungen in Kombination mit einer geeigneten Schmierung |
| Kombination der Güten A2 und A4 | ★ | Hoch | Als alleinige Methode nicht wirksam, da beide Güten austenitisch sind |
| Gerollte statt geschnittene Gewinde | ★★★ | Nicht zutreffend — Spezifikationsentscheidung | Festlegung während Konstruktion und Beschaffung |
FAZIT
Eine sorgfältige Auswahl der Verbindungselemente, eine saubere und korrekt ausgerichtete Montage, eine kontrollierte Drehgeschwindigkeit und eine geeignete Schmierung können viele Probleme durch das Festfressen von Edelstahl und Aluminium verhindern. Diese Maßnahmen verbessern die Zuverlässigkeit, Wartungsfreundlichkeit und Lebensdauer von Gewindeverbindungen.
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VERWANDTE TECHNISCHE RATGEBER
HÄUFIG GESTELLTE FRAGEN ZUM FESTFRESSEN VON EDELSTAHL
Was ist der Unterschied zwischen Festfressen, Fressen und Kaltverschweißen?
Diese Begriffe beschreiben eng miteinander verbundene Stadien einer adhäsiven Schädigung. Fressen bezeichnet die Oberflächenschädigung und Materialübertragung, die durch Reibung und Adhäsion zwischen gleitenden Metalloberflächen entsteht. Festfressen tritt auf, wenn Reibung und Adhäsion so stark werden, dass keine weitere Bewegung mehr möglich ist. Kaltverschweißen beschreibt die feste Verbindung, die sich zwischen den Kontaktoberflächen bilden kann. Bei Verbindungselementen werden diese Begriffe häufig synonym verwendet.
Warum tritt Festfressen bei Edelstahl häufiger auf als bei Kohlenstoffstahl?
Austenitische Edelstähle wie A2/AISI 304 und A4/AISI 316 sind duktil und anfällig für adhäsiven Verschleiß. Beim Anziehen kann die schützende chromreiche Oxidschicht beschädigt werden, wodurch frisches Metall freigelegt wird, das sich mit dem gegenüberliegenden Gewinde verbinden kann. Kohlenstoffstahl besitzt andere mechanische und oberflächentechnische Eigenschaften und ist unter vergleichbaren Bedingungen im Allgemeinen weniger anfällig.
Kann ich Festfressen verhindern, indem ich eine A2-Schraube mit einer A4-Mutter kombiniere oder umgekehrt?
Nein. A2 und A4 sind beide austenitische Edelstähle. Das alleinige Kombinieren dieser Güten reduziert das Risiko des Festfressens daher nicht zuverlässig. Verwenden Sie eine geeignete Schmierung, eine vorab aufgebrachte Beschichtung wie Lubrinox, eine anwendungsgerechte Anti-Seize-Paste oder eine andere geprüfte Gleitbehandlung.
Um wie viel sollte ich das Anziehdrehmoment bei geschmierten Verbindungselementen aus Edelstahl reduzieren?
Wenden Sie keinen allgemeinen prozentualen Reduktionswert an. Das erforderliche Anziehdrehmoment hängt vom Reibungskoeffizienten des Schmierstoffs, der Geometrie und dem Werkstoff des Verbindungselements, der Oberflächenbeschaffenheit, der gewünschten Vorspannkraft und der Konstruktion der Verbindung ab. Befolgen Sie die Drehmomentangaben des Herstellers des Verbindungselements oder Schmierstoffs und überprüfen Sie kritische Verbindungen mithilfe einer Drehmoment-Vorspannkraft-Prüfung.
Können festgefressene Verbindungselemente aus Edelstahl wiederverwendet werden?
Stark festgefressene Verbindungselemente können nur selten wiederverwendet werden. Wenn das Kaltverschweißen die Gewinde erheblich beschädigt hat, führt eine gewaltsame Demontage häufig zum Bruch der Schraube oder zur Beschädigung des Innengewindes. Kontrolliertes Trennen oder ein Austausch ist in der Regel sicherer. Die Vermeidung durch eine korrekte Montage und geeignete Schmierung ist zuverlässiger und wirtschaftlicher.
Zuletzt aktualisiert: Juli 2026