Elektrische Schraubenverbindungen

Elektrische Schraubenverbindungen sichern Stromübertragung und mechanische Verspannung zugleich. Man unterscheidet zwischen mittelbarer Stromüberttragung durch elektrische Kontaktverschraubungen und unmittelbar stromleitende Verbindungen, die sog. elektrisch leitende Schraubenverbindungen Setzverhalten, Korrosion und thermische Einflüsse erfordern die gezielte Auslegung mit NSK-Scheiben. Siehe auch Fachbericht NSK-E.<

1. Funktionen elektrischer Schraubenverbindungen
Elektrische Schraubenverbindungen erfüllen eine kombinierte elektrisch-mechanische Funktion.

Elektrisch sichern sie die Stromübertragung zwischen leitfähigen Komponenten mit dauerhaft niedrigem, reproduzierbarem Kontaktwiderstand
Mechanisch gewährleisten sie eine zuverlässige Verspannung zur Aufnahme statischer und dynamischer Kräfte, Kompensation thermischer Effekte und Erhalt der Kontaktkraft über die Betriebsdauer.

Diese Doppelfunktion muss auch unter thermischen Schwankungen sowie bei Korrosions- und Oxidationseinflüssen sichergestellt bleiben.

2. Arten elektrischer Schraubenverbindungen
Man unterscheidet:

Mittelbare Stromübertragung: Strom fließt ausschließlich über die Kontaktflächen der Leiter – die Schraube dient lediglich der mechanischen Verbindung (Elektrische Kontaktverschraubung).
Unmittelbare Stromübertragung: Strom durchfließt Schraube und Zusatzteile, um isolierende Schichten zu überbrücken (Elektrisch leitende Schraubenverbindung) – typischer Einsatz bei Erdungs- und Potentialausgleichsverschraubungen.

3. Ursachen für das Lockern und Losdrehen
Elektrische Verbindungen sind besonders anfällig für das Lockern aufgrund:

Geringer Vorspannkräfte infolge niedriger Fließspannungen von Leiterwerkstoffen (z. B. Cu/Al),
Ausgeprägtem Setzverhalten und Kriechen der weichen Leiterwerkstoffe,
Thermisch bedingten Relativbewegungen durch unterschiedliche Ausdehnungskoeffizienten,
Vibrationsübertragung und Resonanzeffekte,
Einflüssen elektrochemischer Korrosion durch Materialpaarung und Umgebung.

4. Gestaltungskriterien für elektrische Schraubenverbindungen
Zur Gewährleistung einer zuverlässigen elektrischen Verbindung sind folgende Kriterien zentral:

Minimierung von Trennfugen und Bauteilanzahl zur Setzreduzierung,
Günstige Kontaktflächenausbildung (blank, glatt, korrosionsarm),
Vermeidung von Beschädigungen wie Späne oder Eindrücke,
Gleichmäßiger Druckkegel für großflächigen Kontaktdruck,
Sicherstellung definierter Vorspannkräfte (Anziehdrehmoment, Reibwert),
Einsatz elastischer Elemente zur Kompensation von Setz- und Kriechprozessen,
Mechanische Losdrehsicherung gegen dynamisch bedingtes Selbstlösen,
Einhaltung des aktuellen Standes der Technik,
Hohe Montagefreundlichkeit.

5. Produktempfehlungen
Für elektrische Kontaktverschraubungen werden wirksam federnde Schraubensicherungselemente, wie Spannscheiben ausschließlich zur Kompensation des Lockerns oder die multifunktional wirkenden NSK-Scheiben (Serie E und EL) empfohlen. Der Vorteil der NSK-Scheiben gegenüber den Spannscheiben ist, neben der Losdrehsicherungswirkung, dass keine zusätzliche Unterscheibe erforderlich ist.

Für elektrisch leitende Verbindungen ist die NSK-K zu empfehlen aufgrund der besonders großen elastischen Nachgiebigkeit für die Lockerungssicherung und die zusätzlichen Losdrehsicherungseigenschaften.

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