Gewindebolzen nach Zeichnung aus 39NiCrMo3, gelb verzinkt

Der von EFS für den Power-Generation-Bereich gelieferte Gewindebolzen nach Zeichnung aus 39NiCrMo3, auch als Stehbolzen bezeichnet, hat die Abmessung M16 × 110 mm und zwei Gewindeenden mit einer Länge von 34 bzw. 40 mm. Eines der beiden Enden ist gerundet. Der Bolzen besteht aus vergütetem Stahl und ist gelb verzinkt.

Erst im Zusammenspiel werden diese Merkmale technisch interessant. Bei einem Bauteil nach Zeichnung erfüllen Gewindelänge, Form der Enden, Werkstoff und Oberflächenbehandlung unterschiedliche Anforderungen innerhalb der Baugruppe.

Im Energiesektor können Verbindungselemente hohen Lasten, Vibrationen und wiederkehrenden Beanspruchungen ausgesetzt sein. Dabei zählt nicht nur die Festigkeit des Werkstoffs. Auch Geometrie, Einschraubtiefe und Ausführung der beiden Enden müssen zur jeweiligen Baugruppe passen.

In diesem Fall bietet vergüteter 39NiCrMo3 eine Kombination aus Festigkeit und Zähigkeit, die sich für dynamisch beanspruchte Bauteile eignet. Die Geometrie nach Zeichnung passt den Gewindebolzen an die konkrete Einbausituation an. Die Verzinkung ergänzt die Ausführung um einen Oberflächenschutz, der entsprechend den Anforderungen der Anwendung und der Einsatzumgebung gewählt wird.

Warum kann ein Gewindebolzen unterschiedlich lange Gewindeenden haben?

Ein Gewindebolzen mit zwei Gewindeenden muss nicht zwangsläufig symmetrische Gewindelängen besitzen. Bei bestimmten Konstruktionen wird ein Ende in eine Gewindebohrung eingeschraubt, während das andere Ende mit einer Mutter verspannt wird. Beide Seiten erfüllen damit unterschiedliche Funktionen.

Die Einschraubtiefe muss den vom Konstrukteur vorgesehenen Gewindeeingriff sicherstellen. Auf der gegenüberliegenden Seite müssen dagegen die Dicke der zu verbindenden Bauteile, eine mögliche Unterlegscheibe, die Höhe der Mutter und der erforderliche Gewindeüberstand berücksichtigt werden.

Bei diesem Gewindebolzen nach Zeichnung aus 39NiCrMo3 wird das flache Ende in die Gewindebohrung eingeschraubt. Das gerundete Ende bleibt auf der Außenseite der Baugruppe.

Die Gewindelängen von 34 und 40 mm beim M16 × 110 Bolzen sind daher keine einfache Maßabweichung, sondern ergeben sich aus der Geometrie der Baugruppe, in der das Bauteil eingesetzt wird.

Welche Funktion hat das gerundete Ende?

Bei diesem Bauteil liegt das gerundete Ende außen, während das flache Ende in die Gewindebohrung eingeschraubt wird. Durch die Rundung entfällt die scharfe Kante am außenliegenden Ende. Gleichzeitig kann sie das Ansetzen der Mutter erleichtern.

Die gerundete Form hilft außerdem dabei, die Außenseite von der Einschraubseite zu unterscheiden. Bei einem Gewindebolzen nach Zeichnung ist die Form der Enden deshalb kein rein optisches Detail, sondern Teil der Montagelogik.

Vergüteter 39NiCrMo3 für mechanisch beanspruchte Bauteile

39NiCrMo3, Werkstoffnummer 1.6510, ist ein Nickel-Chrom-Molybdän-legierter Vergütungsstahl, der traditionell für mechanische Bauteile verwendet wird, die Belastungen, Vibrationen, Torsion und Ermüdung ausgesetzt sind.

Manche kennen noch die ältere italienische Bezeichnung NCM2. In Vergleichstabellen finden sich außerdem Bezeichnungen wie AISI/SAE 9840 und 40NCD3. Dabei handelt es sich jedoch um ungefähre Werkstoffzuordnungen und nicht um automatisch austauschbare Werkstoffe.

Die Legierung aus Nickel, Chrom und Molybdän unterstützt Härtbarkeit und Zähigkeit. Durch das Vergüten, also Härten mit anschließendem Anlassen, kann ein ausgewogenes Verhältnis zwischen mechanischer Festigkeit und Widerstand gegen dynamische Beanspruchungen erreicht werden.

Gelb verzinkt: Die Farbe allein definiert die Beschichtung nicht

Die gelb-iridisierende Oberfläche entsteht in der Regel durch eine galvanische Verzinkung mit anschließender Konversions- bzw. Passivierungsbehandlung.

Die Zinkschicht übernimmt in erster Linie den Korrosionsschutz des Stahlgrundwerkstoffs. Die anschließende Behandlung beeinflusst zusätzlich die Oberflächeneigenschaften und die Korrosionsbeständigkeit.

„Gelb verzinkt“ ist jedoch keine vollständige technische Spezifikation.

Allein aus der gelb-iridisierenden Farbe lässt sich die Leistungsfähigkeit der Beschichtung nicht ableiten. Moderne Passivierungssysteme in Europa basieren üblicherweise auf dreiwertigem Chrom, das die früher eingesetzten sechswertigen Chromsysteme weitgehend ersetzt hat. Cr(VI)-haltige Systeme unterliegen heute starken Einschränkungen durch REACH sowie in bestimmten Anwendungsbereichen durch RoHS.

Für die technische Definition einer Verzinkung von Verbindungselementen müssen daher Zinkschichtdicke, Art der Passivierung, eine mögliche Versiegelung und die geforderte Korrosionsbeständigkeit festgelegt werden.

Zeigt die gelbe Verzinkung, wie korrosionsbeständig der Gewindebolzen ist?

Nein. Die Farbe allein bestimmt nicht die Korrosionsbeständigkeit.

Entscheidend sind das Beschichtungssystem, die Zinkschichtdicke, die Passivierung, eine mögliche Versiegelung sowie die in der Spezifikation festgelegten Prüfanforderungen.

Wo wird eine gelbe Verzinkung eingesetzt?

Gelbe Verzinkungen werden vor allem für Stahlbauteile in industriellen Umgebungen eingesetzt, in denen ein moderater Korrosionsschutz erforderlich ist und keine Beschichtung für besonders aggressive Umgebungsbedingungen benötigt wird.

Im Power-Generation-Bereich kann eine solche Oberfläche beispielsweise bei Komponenten verwendet werden, die in geschützten Bereichen einer Anlage oder innerhalb mechanischer Baugruppen eingebaut sind, sofern die Spezifikation einen Korrosionsschutz auf Basis einer galvanischen Beschichtung vorsieht.

Wasserstoffversprödung

Bei einem vergüteten Gewindebolzen aus 39NiCrMo3 mit galvanischer Verzinkung muss auch das mögliche Risiko einer Wasserstoffversprödung berücksichtigt werden.

Wann muss dieses Risiko besonders beachtet werden?

Bei hochfesten Bauteilen, typischerweise ab Festigkeitsklasse 10.9, ist Wasserstoffversprödung bei galvanischen Beschichtungsverfahren ein relevantes Thema. In diesen Fällen wird üblicherweise nach der Beschichtung eine Wärmebehandlung zur Wasserstoffentsprödung vorgesehen, abgestimmt auf die anwendbare Spezifikation und den Beschichtungsprozess.

Wenn Geometrie, Werkstoff und Beschichtung als eine Spezifikation betrachtet werden müssen

Bei einer Lieferung wie dieser übernimmt EFS die Rolle des Generalunternehmers für Sonderverbindungselemente. Ausgangspunkt sind die Zeichnung und die technischen Anforderungen des Kunden. EFS wählt geeignete Hersteller und Prozesse aus und koordiniert Bearbeitung, Wärmebehandlung, Gewindeherstellung, Verzinkung und Endkontrollen.

Ein Stehbolzen nach Zeichnung kann sich unter anderem durch folgende Merkmale unterscheiden:

• Schaftdurchmesser entsprechend dem Gewindeflanken- oder Nenndurchmesser;
• symmetrische oder asymmetrische Gewindelängen an den beiden Enden;
• gleiche oder unterschiedliche Gewindetoleranzen;
• Rechtsgewinde an einem Ende und Linksgewinde am anderen;
• unterschiedliche Gewindesteigungen, zum Beispiel M16 × 1,5 oder M16 × 2,0.

Diese Merkmale machen aus einem Gewindebolzen nach Zeichnung ein nicht standardisiertes Verbindungselement.

Die Kontrolle der gesamten Fertigungskette stellt sicher, dass das fertige Bauteil der Zeichnung und der geforderten Dokumentation entspricht.

Siehe auch unsere nach Zeichnung gefertigten 39NiCrMo3-Stehbolzen für Werkzeugmaschinen

Normativer Bezug

ISO 4042:2022 – Verbindungselemente – Galvanische Überzugssysteme