Schraubensicherung: Arten, Anwendung und Auswahl

Schraubenverbindungen gehören zu den wichtigsten Konstruktionselementen in der Technik. Doch unter dynamischen Belastungen, Vibrationen oder Temperaturschwankungen können sie sich ungewollt lösen. Genau hier kommt die Schraubensicherung ins Spiel. Eine zuverlässige Sicherung ist nicht nur entscheidend für die Funktionalität von Maschinen und Anlagen, sondern auch maßgeblich für die Sicherheit von Menschen. In diesem umfassenden Ratgeber erfahren Sie alles, was Sie über die verschiedenen Arten der Schraubensicherung wissen müssen. Wir beleuchten mechanische, chemische und geometrische Verfahren und zeigen Ihnen, wie Sie die richtige Methode für Ihre spezifische Anwendung auswählen. Entdecken Sie bewährte Techniken, um Setzbeträge zu minimieren und ein lebensgefährliches Losdrehen dauerhaft zu verhindern.

Das Wichtigste in Kürze

• Schraubensicherungen verhindern das selbsttätige Lösen von Verbindungen durch Vibrationen oder Setzprozesse.
• Man unterscheidet grundsätzlich zwischen Setzsicherungen, Verliersicherungen und Losdrehsicherungen.
• Chemische Sicherungen wie flüssige Klebstoffe bieten oft den besten Schutz gegen dynamische Belastungen.
• Mechanische Sicherungen wie Sperrkantscheiben verkrallen sich in der Oberfläche und erhöhen so die Reibung.
• Klassische Federringe sind laut aktuellen DIN-Normen für hochfeste Schrauben meist wirkungslos und nicht mehr empfohlen.

Was ist eine Schraubensicherung?

Eine Schraubensicherung ist ein konstruktives, mechanisches oder chemisches Hilfsmittel, das verhindert, dass sich eine festgezogene Schraubenverbindung durch äußere Einflüsse wie Vibrationen, Stöße oder Temperaturschwankungen ungewollt löst. Sie erhält die notwendige Vorspannkraft der Verbindung aufrecht und schützt so vor Bauteilversagen.

Warum lösen sich Schraubenverbindungen überhaupt?

Schraubenverbindungen sind in der Industrie und im Alltag allgegenwärtig, doch sie sind nicht immun gegen physikalische Belastungen. Der Hauptgrund für das ungewollte Lösen sind Mikrobewegungen zwischen den Gewindeflanken, die durch Vibrationen oder wechselnde Querkräfte entstehen. Diese winzigen Verschiebungen führen dazu, dass die innere Reibung der Gewindepaarung kurzzeitig überwunden wird. Sobald diese Selbsthemmung fehlt, wandelt sich die axiale Vorspannkraft der Schraube in ein Losdrehmoment um. Dadurch dreht sich die Schraube minimal, aber kontinuierlich heraus. Ein weiterer wesentlicher Faktor sind Setzerscheinungen in den Bauteilen. Wenn sich die Materialoberflächen unter dem hohen Druck glätten oder nachgeben, sinkt die Vorspannkraft automatisch ab. Besonders bei Kunststoffbauteilen oder weichen Metallen ist dieser Setzbetrag oft gravierend. Auch Temperaturschwankungen tragen durch die unterschiedliche Ausdehnung der Materialien zum Lockern bei. Letztlich kann nur eine professionelle Sicherung diesen gefährlichen Prozess stoppen und die Integrität der Konstruktion wahren.

Die Setzsicherung als Basis für feste Verbindungen

Eine Setzsicherung zielt in erster Linie darauf ab, den Verlust der Vorspannkraft durch plastische Verformungen zu kompensieren. Wenn Bauteile miteinander verschraubt werden, kommt es an den rauen Oberflächen unweigerlich zu einer Einebnung der Mikrokontakte. Diese Setzbeträge verringern die Spannung der Schraube erheblich, auch wenn sie sich gar nicht gedreht hat. Um diesem Effekt entgegenzuwirken, werden elastische Elemente wie Spannscheiben oder Tellerfedern eingesetzt. Diese Bauteile speichern Federenergie und dehnen sich aus, sobald das Material der verschraubten Teile nachgibt. Auf diese Weise bleibt eine ausreichende Restvorspannkraft im System erhalten. Besonders bei kurzen Schrauben, die von Natur aus weniger elastisch sind, ist diese Maßnahme von enormer Bedeutung. Die richtige Auswahl der elastischen Elemente muss dabei exakt auf die Schraubengröße und die zu erwartende Belastung abgestimmt sein. So wird verhindert, dass die Verbindung durch reines Setzen unbrauchbar oder gar gefährlich wird.

Verliersicherungen für unkritische Anwendungen

Im Gegensatz zu Losdrehsicherungen haben Verliersicherungen nicht den Anspruch, die volle Vorspannkraft dauerhaft zu erhalten. Ihre primäre Aufgabe ist es vielmehr zu verhindern, dass die Schraube oder Mutter bei einem Lockerungsprozess komplett abfällt. Dies ist besonders wichtig bei Maschinen oder Geräten, wo ein herabfallendes Kleinteil katastrophale Kurzschlüsse oder Blockaden verursachen könnte. Typische Beispiele für Verliersicherungen sind Splinte, Drahtsicherungen oder auch Sicherungsbleche mit Umlegekanten. Auch Nylon-Einsatzmuttern, bekannt als Stoppmuttern, fallen in diese Kategorie, da sie durch die plastische Verformung des Rings ein völliges Abdrehen verhindern. In vielen Fällen sinkt die Vorspannkraft bei Vibrationen zwar ab, doch die Konstruktion fällt nicht sofort auseinander. Ingenieure setzen diese Methode gezielt dort ein, wo ein leichtes Lockern keine direkte Gefahr für die Systemintegrität darstellt. Es ist jedoch essenziell, die Grenzen dieser Sicherungsart zu kennen und sie nicht für sicherheitsrelevante Hochbelastungen zu missbrauchen. Eine regelmäßige Inspektion und Wartung solcher Verbindungen bleibt trotz der Sicherung unerlässlich.

Mechanische Losdrehsicherungen im Detail

Die mechanische Losdrehsicherung gilt als eine der effektivsten Methoden, um das selbsttätige Herausdrehen von Gewinden unter starken dynamischen Belastungen zu verhindern. Hierbei stehen Konstruktionselemente im Fokus, die den Reibwert extrem erhöhen oder durch Formschluss eine Blockade erzeugen. Sperrkantscheiben oder Keilsicherungsscheiben wie das bekannte Nord-Lock-System sind herausragende Beispiele für diese Technologie. Sie bestehen aus zwei Scheiben, deren Keilwinkel auf der Innenseite größer ist als der Steigungswinkel des Gewindes. Dadurch kann sich die Schraube bei Vibrationen nur lösen, wenn sie die Vorspannkraft kurzzeitig erhöht, was physikalisch blockiert wird. Eine andere bewährte Form sind Ripp- oder Verzahnungsschrauben, die sich beim Anziehen in das Gegenmaterial eingraben. Diese formschlüssige Verkrallung stoppt jede ungewollte Rotation sofort und zuverlässig. Es ist jedoch zu beachten, dass solche mechanischen Sicherungen die Oberfläche des Bauteils beschädigen können. Daher sind sie nicht für weiche oder hochsensible Materialien geeignet, bei denen die Oberflächenstruktur unversehrt bleiben muss.

Chemische Schraubensicherungen als Allrounder

Chemische Schraubensicherungen haben die Montagetechnik in den letzten Jahrzehnten revolutioniert und bieten eine unsichtbare, aber extrem starke Haltekraft. Diese flüssigen Klebstoffe werden vor der Montage auf das Gewinde aufgetragen und härten unter Ausschluss von Sauerstoff und Kontakt mit dem Metall aus. Durch diesen anaeroben Aushärtungsprozess füllt der Klebstoff die mikroskopischen Hohlräume im Gewinde vollständig aus. Das Ergebnis ist eine stoffschlüssige Verbindung, die das Eindringen von Feuchtigkeit verhindert und somit auch perfekt vor Korrosion schützt. Ein weiterer großer Vorteil ist die Möglichkeit, die Festigkeit des Klebstoffs im Vorfeld zu wählen, von leicht demontierbar bis hin zu hochfest. Bei hochfesten chemischen Sicherungen muss die Verbindung bei einer späteren Demontage oft mit Hitze gelöst werden, um das Harz zu zerstören. auch lassen sich diese Sicherungen hervorragend automatisieren, weshalb sie in der modernen Serienfertigung der Automobilindustrie unverzichtbar geworden sind. Wichtig ist jedoch, dass die Gewinde vor dem Auftragen absolut fettfrei und trocken sind, da Verunreinigungen die chemische Reaktion empfindlich stören können.

Normenwechsel und veraltete Sicherungsmethoden

In der Welt der Befestigungstechnik hat sich das Wissen in den vergangenen Jahren stetig weiterentwickelt, was zu entscheidenden Änderungen in den DIN-Normen geführt hat. Viele Jahre lang galten Federringe, Zahnscheiben und Fächerscheiben als der Goldstandard für die Schraubensicherung. Moderne Prüfverfahren und Junker-Tests haben jedoch bewiesen, dass diese Elemente bei hochfesten Schrauben ab der Festigkeitsklasse 8.8 völlig wirkungslos sind. Unter hoher Vorspannkraft werden diese Bauteile einfach plattgedrückt und verlieren jegliche elastische oder sperrende Eigenschaft. Daher wurden diese klassischen Sicherungselemente in den 2000er Jahren offiziell aus den entsprechenden DIN-Normen zurückgezogen. Konstrukteure und Handwerker müssen dringend darauf achten, bei neuen Projekten nicht mehr auf diese veralteten Methoden zurückzugreifen. Werden sie dennoch verwendet, droht im Schadensfall ein erhebliches Haftungsrisiko, da die Verbindung nicht dem aktuellen Stand der Technik entspricht. Heutzutage liegt der Fokus stattdessen auf hochmodernen Keilsicherungsscheiben, Flanschschrauben mit Sperrverzahnung oder den bewährten chemischen Klebstoffen. Die ständige Weiterbildung in Bezug auf Normen und Vorschriften ist für jeden Ingenieur und Monteur daher eine absolute Pflicht.

Schraubensicherung nach Versagensart auswählen

„Die Schraube ist locker“ beschreibt nur das Ergebnis. Für die Auswahl müssen Sie unterscheiden: Hat sich die Verbindung gesetzt, hat sich das Befestigungselement gedreht oder ist lediglich ein vollständiges Verlieren zu verhindern? Eine Federscheibe kann Setzweg teilweise ausgleichen, eine Drahtsicherung hält ein Teil am Platz, und eine echte Losdrehsicherung blockiert die Rotation. Diese Aufgaben sind nicht austauschbar.

Warum Schrauben sich lösen

Eine korrekt angezogene Schraube wirkt wie eine gespannte Feder. Ihre Vorspannkraft presst die Bauteile zusammen, sodass Betriebskräfte möglichst über Reibung in der Trennfuge übertragen werden. Setzen sich Lack, Dichtung oder raue Oberflächen, sinkt diese Klemmkraft. Querbewegungen können dann die Reibung im Gewinde kurzzeitig überwinden und eine Drehbewegung auslösen.

Die Schwingprüfung nach Junker belastet eine Schraubenverbindung quer zur Schraubenachse. Nord-Lock erläutert den Junker-Test und seine Querbelastung. Das Verfahren zeigt, warum bloßes „fester Anziehen“ keine allgemeine Lösung ist: Wird die zulässige Vorspannung überschritten, können Gewinde, Schraube oder Bauteil versagen.

Chemische Schraubensicherung richtig anwenden

1. Produkt nach Gewindegröße, Werkstoff, Temperatur, Medienkontakt und gewünschter Demontagefestigkeit auswählen.
2. Altmaterial, Öl und Schmutz nach Herstellerangabe entfernen. Manche Produkte tolerieren geringe Ölreste, andere nicht.
3. Klebstoff so dosieren, dass der wirksame Gewindebereich benetzt wird. Eine große Pfütze verbessert die Sicherung nicht.
4. Teile montieren und mit dem vorgeschriebenen Drehmoment anziehen.
5. Fixier- und Endaushärtezeit einhalten, bevor die Verbindung belastet wird.

Anaerobe Produkte härten im engen Metallspalt unter Luftabschluss aus. Ein Beispiel ist eine mittelfeste Schraubensicherung von Henkel, die für Metallgewinde beschrieben wird und mit Handwerkzeug demontierbar bleiben soll. Farbe ist keine universelle Norm: Ein „blaues“ Produkt eines anderen Herstellers kann abweichende Eigenschaften besitzen. Lesen Sie immer Datenblatt und Sicherheitsinformation.

Keilsicherungsscheiben: Paar und Auflagefläche zählen

Bei Keilsicherungsscheiben liegen die Keilflächen innen und die Radialrippen außen. Weil der Keilwinkel größer als der Gewindesteigungswinkel ist, müsste sich die Schraube beim Losdrehen zunächst weiter dehnen. Das erhöht kurzzeitig die Klemmkraft und hemmt die Rotation. Der Hersteller beschreibt dieses Prinzip in seiner Dokumentation zur Keilsicherungstechnologie.

Das Scheibenpaar darf nicht getrennt oder beliebig mit drehbaren Unterlegscheiben kombiniert werden. Sehr weiche Auflagen, Langlöcher und lackierte Oberflächen verlangen eine dafür vorgesehene Ausführung oder eine andere Konstruktion. Bei einer Durchgangsschraube müssen Schraubenkopf und Mutter betrachtet werden; eine einseitige Sicherung kann die andere drehbare Seite offenlassen.

Stoppmutter, Splint und Sicherungsblech

Eine Mutter mit Kunststoffeinsatz erzeugt ein vorherrschendes Reibmoment. Ob sie wiederverwendet werden darf, bestimmt die Produktnorm oder Montagevorgabe – ein pauschales „immer nur einmal“ ist zu grob. Prüfen Sie Temperaturbeständigkeit, sichtbare Schäden und das vorgeschriebene Mindestklemmmoment. Für hohe Temperaturen gibt es Ganzmetall-Sicherungsmuttern.

Splinte, Sicherungsbleche und Draht arbeiten formschlüssig. Sie sind gut kontrollierbar, brauchen jedoch passende Bohrungen, richtige Einbaurichtung und neue Sicherungsteile, wenn die Vorgabe das verlangt. Ein verbogener Alt-Splint spart Centbeträge und kann eine teure Baugruppe gefährden.

Anzugsmoment und Sicherung zusammen denken

Gewindeklebstoff, verzahnte Auflage und Beschichtung verändern die Reibung. Deshalb darf das Drehmoment nicht blind aus einer allgemeinen Tabelle übernommen werden. Ermitteln Sie Schraubengröße, Festigkeitsklasse, Schmierzustand und Auflage. Der Beitrag zu Festigkeitsklassen von Schrauben hilft bei der Kennzeichnung; Grundlagen zu Werkstoff und Vorspannung finden Sie bei den Anzugsmomenten verschiedener Werkstoffe.

Markierlack zeigt nur, ob sich Kopf oder Mutter relativ zur Umgebung bewegt haben. Er verhindert das Lösen nicht. Auch ein Nachziehen ohne Ursachenanalyse kann falsch sein: Bei gedehnten Schrauben, Dichtverbindungen oder drehwinkelgesteuerter Montage gelten spezielle Verfahren.

Sicherheitsgrenze für Heimwerker

Bei Fahrzeugbremsen, Lenkung, Aufzügen, tragenden Stahlverbindungen, Gasinstallationen und rotierenden Hochgeschwindigkeitsbauteilen folgt die Sicherung einer Herstellervorgabe. Experimentieren Sie dort nicht mit einem anderen Klebstoff oder zusätzlichen Scheiben. Dokumentieren Sie Produkt, Charge, Drehmoment und Aushärtezeit, wenn die Verbindung sicherheitsrelevant ist.

Fazit

Eine Schraubensicherung muss zur Ursache des Versagens passen. Vorspannung, Auflage, Temperatur und Wartung entscheiden, ob Klebstoff, Keilscheibe oder formschlüssige Sicherung die richtige Wahl ist.

Häufige Fragen

Welche Schraubensicherung ist bei Vibrationen am besten?

Das hängt von Verbindung, Auflage, Temperatur und Wartung ab. Geeignete Gewindeklebstoffe oder Keilsicherungsscheiben können sehr wirksam sein. Für sicherheitsrelevante Baugruppen entscheidet die geprüfte Hersteller- oder Konstruktionsvorgabe.

Wie funktioniert flüssige Schraubensicherung?

Anaerober Klebstoff füllt den engen Spalt zwischen Metallgewinden und härtet dort unter Luftabschluss aus. Er erhöht den Losdrehwiderstand und kann das Gewinde gegen Feuchtigkeit abdichten.

Kann man mittelfeste Schraubensicherung wieder lösen?

Viele mittelfeste Produkte sind mit normalem Handwerkzeug demontierbar. Gewindegröße, Temperatur und Produkt unterscheiden sich jedoch. Prüfen Sie vor der Montage das technische Datenblatt.

Sind Federringe eine zuverlässige Losdrehsicherung?

Ein einfacher Federring ist für viele hoch vorgespannte oder stark schwingende Verbindungen keine ausreichende Losdrehsicherung. Die konkrete Eignung muss anhand von Norm, Schraubensystem und Belastung bewertet werden.

Darf man eine Stoppmutter mehrfach verwenden?

Nur wenn Produktnorm oder Hersteller das zulassen und das vorgeschriebene Klemmmoment noch erreicht wird. Bei beschädigtem Kunststoffeinsatz, hoher Temperatur oder sicherheitskritischer Anwendung wird sie ersetzt.

Braucht Gewindeklebstoff eine saubere Oberfläche?

Ja. Öl, Korrosion und Schmutz können Aushärtung und Festigkeit beeinträchtigen. Reinigen und aktivieren Sie die Oberfläche genau so, wie es das Datenblatt des Produkts verlangt.

Verändert Schraubensicherung das Anzugsmoment?

Sie kann die Reibbedingungen verändern. Das gilt für flüssige Produkte, Beschichtungen und verzahnte Auflagen. Verwenden Sie deshalb die Drehmomentvorgabe für genau diese Kombination.

Ist Markierlack eine Schraubensicherung?

Nein. Markierlack ist eine optische Kontrollhilfe. Er kann eine Relativbewegung sichtbar machen, verhindert aber weder den Verlust der Vorspannkraft noch das Losdrehen.