Was ist ein hochfester Bolzen?
Hochfeste Bolzen sind viel stärker als die im allgemeinen Maschinenbau verwendeten Bolzen.
Das üblicherweise verwendete Stahlmaterial SS400 hat eine Zugfestigkeit von 400 N/mm2, während das für hochfeste Bolzen verwendete Material eine Mindestfestigkeit von 800 N/mm2 aufweist.
Aus diesem Grund wird er nicht für allgemeine mechanische Anwendungen, sondern im Bauwesen eingesetzt. Insbesondere werden sie häufig als Schrauben für die Befestigung von Stahlteilen in Reibungsgelenken verwendet, die häufig im Stahlbau eingesetzt werden.
Anwendungen von hochfesten Bolzen
Hochfeste Bolzen werden hauptsächlich im Bauwesen verwendet. Es gibt verschiedene Bauweisen, von denen die Bauweise mit Stahlrahmen im Vergleich zu Betonkonstruktionen sehr einfach ist.
Aus diesem Grund werden hochfeste Bolzen für die Verbindung von Stahlbauteilen verwendet. Bei Stahlkonstruktionen ist das Zusammenschweißen von Stahlrahmen sehr zeitaufwendig und die Qualität ist beim Schweißen vor Ort nicht stabil, daher werden sie mit einer Methode verbunden, die als Reibschweißen bekannt ist. Es werden hochfeste Bolzen verwendet, da zur Erzeugung dieser Reibungskraft ein hohes Drehmoment erforderlich ist.
Funktionsweise der hochfesten Bolzen
Da hochfeste Bolzen in Stahlrahmenverbindungen verwendet werden, bei denen hohe Drehmomente erforderlich sind, werden seit vielen Jahren Chromstahl und Chrommolybdänstahl verwendet, aber heutzutage ist kohlenstoffarmer Borstahl weit verbreitet.
Dadurch kann ein verzögerter Bruch verhindert werden, der bei Chrom- und Chrom-Molybdän-Stählen ein Problem darstellt. Hochfeste Bolzen werden je nach Form und Verwendungsart in zwei Typen unterteilt: hochfeste Torusia-Bolzen und hochfeste Sechskant-Bolzen.
Hochfeste Torusia-Schrauben haben eine spezielle Form für das Befestigungsteil und erfordern ein spezielles Werkzeug, aber die Handhabung des Drehmoments ist sehr einfach, da das Befestigungsteil so geformt ist, dass es bricht, wenn es über das angegebene Drehmoment hinaus angezogen wird.
Hochfeste Sechskantschrauben hingegen können mit denselben Schraubenschlüsseln und anderen Werkzeugen angezogen werden wie allgemeine Schrauben und Muttern, aber das Drehmomentmanagement kann vernachlässigt werden. Hochfeste Bolzen sind teurer als gewöhnliche Sechskantschrauben usw., werden aber immer wieder auf Baustellen verwendet, da Sechskantschrauben aus herkömmlichen Materialien den hohen Drehmomenten nicht gewachsen sind.
Weitere Informationen zu hochfesten Bolzen
1. Hochfeste Bolzen-Reibschlussverbindungen
Das Reibschlussverfahren für hochfeste Bolzen ist ein Verfahren zum Verbinden von Stahlblechen durch Reibungskräfte, die an den Kontaktflächen der Stahlbleche beim Zusammenziehen mit der starken Axialkraft des hochfesten Bolzens entstehen.
Verglichen mit dem Fügen, bei dem nur die Axialkraft einer normalen Schraube aufgebracht wird, erzeugt dieses Verfahren eine zusätzliche Verbindungskraft auf der Oberfläche der Stahlplatten und wird daher im Bauwesen, z. B. bei Straßenbrücken und Wolkenkratzern, eingesetzt, wo eine stärkere Verbindung erforderlich ist. Ein weiterer Vorteil ist, dass im Gegensatz zu Nietverbindungen keine Schusswaffen benötigt werden und keine Fachkenntnisse wie Schweißen erforderlich sind.
Da hohe Reibungskräfte zwischen Stahlplatten erforderlich sind, ist es wichtig, dass die Kontaktflächen rutschfest sind. Die Rutschfestigkeit wird durch den in der Bauordnung vorgeschriebenen “Rutschbeiwert” bestimmt, der mindestens 0,45 betragen muss. Je höher der Gleitkoeffizient ist, desto größer sind der Widerstand und die Reibungskraft, so dass die Oberfläche des Stahlblechs im Vorfeld durch eine Reibungsoberflächenbehandlung aufgeraut wird.
2. Reibungsoberflächenbehandlung
Es gibt drei Arten der Reibungsoberflächenbehandlung: die Rotrostbehandlung, die Strahlbehandlung und die Phosphatbehandlung.
Rotrost erzeugende Behandlung
Bei der Rotrostbehandlung handelt es sich um eine einfache Behandlungsmethode, bei der die Kontaktfläche des Stahlblechs aufgeraut wird, z. B. mit einer Schleifmaschine, und anschließend an der Atmosphäre oxidiert wird.
Kugelstrahlbehandlung
Das Kugelstrahlen ist eine Behandlungsmethode, bei der feine Kugeln (Quarzsand oder Stahlkugeln), so genannte Medien, zusammen mit Druckluft aufgesprüht werden, um die Oberfläche mit feinen Unregelmäßigkeiten aufzurauen. Eine Besonderheit ist, dass die Oberfläche nach dem Strahlen ihren Metallglanz verliert.
Phosphatierung
Hierbei handelt es sich um ein einfaches Verfahren, bei dem Phosphatchemikalien auf die Klebefläche aufgetragen werden, und das weit verbreitet ist, da es nicht viel Zeit und Mühe erfordert. Es ist strengstens untersagt, in regnerischen oder feuchten Umgebungen zu arbeiten, da die Feuchtigkeit dazu führt, dass die Verbindung nicht haftet und sich ablöst.
3. Unterschiede zwischen hochfesten Bolzen und hochgespannten Bolzen
Hochfeste Bolzen und hochgespannte Schrauben sind identisch. Sie werden aus hochfestem Stahl (hochfester Stahl) hergestellt, daher die beiden Begriffe “hochfest” und “hochfest”. Es gibt verschiedene Arten von hochfestem Stahl: Einige haben einen höheren Nickelgehalt von ca. 3 %, um die Salzbeständigkeit in Küstennähe zu erhöhen, während andere witterungsbeständig sind und erhöhte Mengen an Ni und Cu enthalten, um die Korrosionsbeständigkeit in der Atmosphäre zu erhöhen.