Inspektion von Gewinden vor und nach der Oberflächenbeschichtung von Verbindungselementen

In verschiedenen technischen Anwendungen, insbesondere für Korrosionsschutz- oder Dekorationszwecke, werden häufig Oberflächenbeschichtungen für Verbindungselemente angewendet, darunter Galvanisierung, nichtelektrolytische Zinklamellenbeschichtung (Dacromet) und Feuerverzinkung. Aufgrund unterschiedlicher Beschichtungsverfahren und unterschiedlicher Dicken können diese Oberflächenbehandlungen jedoch die Gewindepassung und Austauschbarkeit von Verbindungselementen erheblich beeinträchtigen.

In diesem Artikel werden die Gewindeprüfregeln für Verbindungselemente vor und nach der Oberflächenbehandlung untersucht, wobei der Schwerpunkt auf verschiedenen Beschichtungsprozessen und den damit verbundenen Industriestandards liegt.

Überblick über gängige Beschichtungsverfahren

Galvanisieren:
Verwendet Elektrolyse, um eine gleichmäßige, dichte und gut haftende Metallschicht auf der Oberfläche des Befestigungselements abzuscheiden.

Nichtelektrolytische Zinklamellenbeschichtung (Dacromet):
Bei dieser Beschichtung auf Wasserbasis wird eine Zinkchromatlösung auf Stahlteile getaucht, gebürstet oder aufgesprüht und anschließend eingebrannt. Die resultierende Schicht besteht hauptsächlich aus Zinkflocken und Chromat für eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit.

Feuerverzinkung (HDG):
Dabei werden Befestigungselemente in geschmolzenes Zink getaucht, um eine schützende Metallbeschichtung zu bilden.

1. Galvanisieren – Regeln zur Gewindeprüfung

Auswirkungen auf Threads:
Die hinzugefügte Zinkbeschichtung erhöht sowohl die Außenabmessungen als auch die Gewindegrößen des Befestigungselements, was die Passung zwischen Innen- und Außengewinde beeinträchtigen und eine ordnungsgemäße Montage verhindern kann. Darüber hinaus lagert sich Zink aufgrund der Abschirmwirkung beim Galvanisieren nicht gleichmäßig auf dem Gewindeprofil ab, was zu dickeren Ablagerungen in der Nähe der Gewindespitze und dünneren Ablagerungen am Gewindegrund führt. Diese Asymmetrie kann den Gewindeprofilwinkel verringern und die Passung beeinträchtigen.

Schichtdicke und Gewindepassung:
Die ungleichmäßige Ablagerung führt zu dickeren Beschichtungen am Schraubenkopf und -ende, wobei Unregelmäßigkeiten die Gewindepassung beeinträchtigen. Aufgrund des dreieckigen Gewindeprofils beträgt der Einfluss der Beschichtungsdicke auf den Flankendurchmesser etwa das Vierfache der Beschichtungsdicke. Daher sind Anpassungen des Schlagkreisdurchmessers aufgrund unterschiedlicher Beschichtungsdicken erforderlich.

Standard-Gewindeprüfung:
Zur Beurteilung plattierter Gewinde werden GO- und NO-GO-Messgeräte gemäß folgenden Standards verwendet:

ISO 4042-1999 / ISO 965-2

ASTM F1941-2015

ASME B1.13M / ASME B1.1

Inspektion des Gewindes nach der Beschichtung:
Standards wie ISO 4042-15.2015 und ASTM F1941-2015 erlauben die Anwendung eines bestimmten Drehmoments beim Testen von Gewinden mit GO-Messgeräten, um potenzielle Gewindeinterferenzen zu berücksichtigen.

Einhaltung der US-Standards:

ASME B1.1 legt fest, dass 2A-Messgeräte für Außengewinde die Beschichtungsdicke berücksichtigen, aber 1/4 der Gewindetoleranz nicht überschreiten dürfen.

ASTM F1941-2015 erfordert eine nachträgliche Beschichtung von Zollaußengewinden für 3A GO-Messgeräte und metrischen Gewinden für 6h- oder 4h GO-Messgeräte.

2. Nichtelektrolytische Zinklamellenbeschichtung (Dacromet)

Beschichtungseigenschaften:
Dacromet-Beschichtungen bestehen aus einer Zinklamellen-Grundschicht und einer organischen oder anorganischen Deckschicht. Die Basisschichtdicke beträgt typischerweise 6–12 µm, während die Deckschicht weitere 5–10 µm hinzufügt, was zu einer größeren Auswirkung auf den Teilungsdurchmesser im Vergleich zur Galvanisierung führt.

Einhaltung von Standards:

ASTM F1136-2011 und ISO 10683:2014 schreiben vor, dass Gewinde nach der Beschichtung die grundlegende Nulllinie (Referenzgröße) nicht überschreiten dürfen.

Inspektionsanpassungen:
Um die Austauschbarkeit des Gewindes nach der Beschichtung sicherzustellen, werden Anpassungen des Spiels basierend auf der Beschichtungsdicke (z. B. Dacromet-Beschichtungen von 12–25 µm) vorgenommen. Zu den gängigen Verfahren gehört die Vergrößerung des Innengewindespiels vor der Beschichtung.

Prüfung mit Gewindelehren:
Bei der normalen Inspektion werden Gut/Schlecht-Gewindelehren verwendet, um den Gewindesitz nach der Beschichtung zu überprüfen. Darüber hinaus erlauben Normen wie ISO 10683 die Anwendung eines Drehmoments auf Gewindelehren während der Inspektion, um die Beschichtungsdicke anzupassen.

3. Feuerverzinkung (HDG) – Gewindeprüfung

Herausforderungen von HDG:
Bei der Feuerverzinkung werden Befestigungselemente in geschmolzenes Zink getaucht und anschließend überschüssiges Zink durch Zentrifugieren entfernt. Allerdings sammelt sich Zink ungleichmäßig auf den Gewindegängen an, was zu erheblichen Beeinträchtigungen des Gewindesitzes führt.

Schichtdicke:

ASTM F2329 spezifiziert die HDG-Beschichtungsdicke (Durchschnitt): 0,044–0,055 mm.

ISO 10684 fordert eine Mindestbeschichtungsdicke von 0,04 mm, was 8–10 Mal dicker ist als galvanische Beschichtungen.

Anpassungen der Fadengröße:
Es werden zwei Anpassungsmethoden beschrieben:

Innengewindereiben: Erweiterung des Innengewindedurchmessers nach der Beschichtung.

Untermaß des Außengewindes: Reduzieren der Außengewindegröße vor dem Beschichten.

Standards für die Inspektion:

ASTM A307-2014 erfordert die Verwendung übergroßer Muttern für die Gewindesitzprüfung nach HDG.

ASTM F2329-2015 legt Wert auf die Erfüllung spezifischer Anforderungen an die Gewindepassung nach der Beschichtung.

Inspektionsverfahren:

Schmieren Sie die Gewinde vor der Inspektion mit Maschinenöl, um Schäden an den Messgeräten zu vermeiden.

Verwenden Sie bei Schrauben oder Stehbolzen übergroße Muttern, um den Sitz nach der Feuerverzinkung zu überprüfen. Im Streitfall können Toleranzlehren mit erhöhtem Spiel (gekennzeichnet mit „X-Toleranz“) verwendet werden.

Abschluss

Die Sicherstellung des Gewindesitzes nach der Oberflächenbeschichtung ist entscheidend für die Aufrechterhaltung der Verbindungsleistung in anspruchsvollen Anwendungen wie dem Schienenverkehr, im Baugewerbe und im Schwermaschinenbau. Die Einhaltung von Industriestandards und die Anpassung der Gewindeabmessungen je nach Beschichtungsart und -dicke sind wesentliche Schritte zur Gewährleistung der Gewindeintegrität und Austauschbarkeit.