Federringe gemäß DIN 127, 128, 6905 und 7980
Federringe gemäß DIN 127, 128, 6905 und 7980 verhindern das selbsttätige Lösen von Schraubenverbindungen nur unzureichend und gelten nach heutiger Normung als technisch ungeeignet. Die geforderte Restfederkraft nach DIN 267-26 wird nicht erreicht, was zu Placeboeffekten, unsicherer Vorspannung und Oberflächenschäden führen kann. Ihr Einsatz ist normativ nicht mehr zulässig. Empfohlen wird der Ersatz durch moderne Sicherungselemente wie die NSK-Scheibe.
- Definition, Zielsetzung und Eignung
Federringe sind mechanische Schraubensicherungselemente, die ursprünglich zur Verhinderung des selbsttätigen Lösens von Schraubenverbindungen unter dynamischen Belastungen (z. B. Vibration, Stoß) konzipiert wurden. Eine normativ belegbare Sicherungswirkung gegen selbsttätiges Losdrehen oder Lockerung gemäß heutigem Stand der Technik ist nicht gegeben. Insbesondere die geforderte Restfederkraft gemäß DIN 267 Teil 26 wird nicht erreicht, weshalb der Einsatz als ungeeignet gilt.
- Aufbau und Funktionsweise
- Axiale Federwirkung:
Beim Anziehen wird der Federring elastisch verformt und erzeugt eine geringe zusätzliche Vorspannung. Diese soll den Reibschluss erhöhen und das Losdrehen verzögern.
- Keil-/Sperrwirkung (nur Form A/B – DIN 127):
Durch die offene oder gebogene Geometrie entsteht eine geringe mechanische Verspannung bei Relativbewegung, was das Zurückdrehen bremsen soll. Die Wirkung ist jedoch unzuverlässig und nicht normgerecht validierbar.
- Anwendungsgrenzen und typische Einsatzfälle
Federringe werden meist nur in Verbindung mit niedrigfesten Schrauben (≤ Festigkeitsklasse 5.8) eingesetzt.
Bei Verwendung mit Edelstahl A4 ist die Elastizität stark reduziert, was die Wirkung weiter einschränkt.
Für elektrisch leitende Verbindungen sind Federringe nicht geeignet.
In Kombination mit Unterlegscheiben zur Oberflächenschonung kann es zu zusätzlichen Setzvorgängen und erhöhter Lockerungsanfälligkeit kommen.
- Vorteile
- Geringe Kosten im Vergleich zu modernen Sicherungselementen
- Nachteile
- Keine normativ abgesicherte Sicherungswirkung
- Risiko eines Placeboeffekts (Schein-Sicherung ohne technische Funktion)
- Beschädigung der Gegenlagen bei direkter Anwendung
- Streuung der Montagevorspannkräfte durch instabile Reibverhältnisse
- Keine Schutzwirkung bei Überlast
- Kombinierte Anwendungen mit Unterlegscheiben führen zu verstärkten Setzerscheinungen
- Normative Einordnung
Die Normen DIN 127, DIN 128, DIN 6905 und DIN 7980 wurden im Jahr 2004 zurückgezogen, da die geforderte technische Sicherungswirkung nicht gegeben ist.
Federringe gelten nicht mehr als dem Stand der Technik entsprechend.
Ein Einsatz kann haftungsrechtlich relevant sein – daher ist eine Prüfung der Zulässigkeit erforderlich.
- Konstruktive Hinweise
Der Einsatz von Federringen wird aus technischer und rechtlicher Sicht nicht empfohlen.
Auch in Kombination mit Unterlegscheiben ergibt sich keine hinreichende Sicherungswirkung.
Empfohlen wird der Ersatz durch moderne Schraubensicherungselemente, z. B. NSK-Scheiben, die sowohl gegen Lockern als auch gegen Losdrehen sichern und normkonform gemäß DIN 267-26 sind. Für elektrische Anwendungen eignen sich NSK-E / NSK-EL, für mechanische Verbindungen die Varianten S, M und L.
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DIN 267-26
"Mechanische Verbindungselemente - Technische Lieferbedingungen - Teil 26: Spannscheiben aus Federstahl für Schraubenverbindungen“ legt Anforderungen für konische Spannscheiben aus Federstahl fest, die Vorspannkraftverluste durch Setzen oder Kriechen kompensieren sollen. Sie definiert Werkstoffe, Härte (420–490 HV), Oberflächen, Prüfverfahren (z. B. Setz-, Dauer- und Federkraftprüfung) sowie Verpackung und Kennzeichnung. Die Norm stellt die Qualität und Funktionssicherheit der Scheiben sicher.
Lösen
Das Lösen von Schraubenverbindungen erfolgt infolge von Setzen, Kriechen, Relaxation oder dynamischen Querkräften in zwei Phasen: zunächst Lockern durch Vorspannkraftverlust, anschließend ggf. selbsttätiges Losdrehen. Hierbei wird die Klemmkraft reduziert und die Verbindung kraft- oder formschlüssig beeinträchtigt. Zur Erhöhung der Betriebssicherheit ist eine Steigerung der elastischen Nachgiebigkeit wesentlich, da sie das Risiko des Losdrehens deutlich mindert. Reine Losdrehsicherungen bergen ein Restrisiko für Schraubenbruch; multifunktionale Sicherungselemente wie NSK-Scheiben bieten differenziert nach Festigkeitsklassen und Anwendungsfall eine kombinierte Absicherung gegen Lockern und Losdrehen und steigern so die Resilienz der Schraubenverbindung.
Schraubensicherungselemente
Schraubensicherungselemente erweitern Schraubenverbindungen funktional, indem sie allgemeine Aufgaben wie Druckverteilung und Schonung der Gegenlagen, die Kompensation von Lockerungseffekten sowie die Sicherung gegen selbsttätiges Losdrehen übernehmen. Diese Funktionen werden durch unterschiedliche Bauformen realisiert, wobei multifunktionale Elemente wie NSK®-Scheiben alle drei Wirkbereiche in einem einzigen Bauteil vereinen. Besonders bei kurzen Klemmlängen steigern sie die konstruktive Resilienz und gewinnen daher zunehmend an technischer Bedeutung.
Losdrehen
Das selbsttätige Losdrehen beschreibt eine rotatorische Bewegung von Schraube oder Mutter ohne äußere Drehmomentbelastung infolge des Verlusts von Vorspannkraft und Gleitfestigkeit, wobei ein Lockern vorangegangen ist und dynamische Querkräfte als Auslöser wirken. Der Losdrehmechanismus verläuft in mehreren Phasen – beginnend mit Relativbewegungen und Biegebeanspruchung (Phase 1), über Gewindegleiten und Kopfkippen (Phase 2), bis hin zur Rotation durch gespeicherte Torsion (Phase 3) und schließlich dem vollständigen Losdrehen bei Reibungsverlust (Phase 4). Zur Absicherung sind Sicherungselemente zur Losdrehsicherheit oder multifunktionale Sicherungselemente wie NSK®-Scheiben erforderlich, die neben dem Schutz vor Losdrehen auch die Gleitfestigkeit und Nachgiebigkeit erhöhen und somit insbesondere bei kurzen Klemmlängen die Resilienz insgesamt verbessern.
Elektrisch leitende Verbindungen
Elektrisch leitende Schraubenverbindungen sichern niederohmige Stromübertragung bei gleichzeitiger mechanischer Belastbarkeit, auch über isolierende Schichten. Die NSK-K-Kontaktscheibe kombiniert Stromleitung, federnde Wirkung und Losdrehsicherung – ideal für Erdung und Potenzialausgleich. Siehe auch Fachbericht NSK-E.
NSK-Scheiben
NSK-Scheiben sind einteilige, multifunktionale Schraubensicherungselemente, die kraft- und formschlüssig gegen Lockern und Losdrehen wirken. Sie steigern die elastische Nachgiebigkeit und Gleitfestigkeit, eignen sich bis Festigkeitsklasse 12.9 auch für elektrisch leitende Verbindungen (Erdung & Potentialausgleich) sowie elektrischen Kontaktverschraubungen, erfüllen diverse Normen, wie die DIN EN 17976, DIN 25201, DIN 50343, DIN 267 Teil 26, gelten als Stand der Technik und bieten montagefreundliche, normkonforme sowie kosten- und gewichtseffiziente Lösungen.
Lockern
Zunächst kommt es bei dem Lösemechanismus von Schraubenverbindungen zur Lockerungsphase. Beim Lockern bzw. in der Lockerungsphase von Schraubenverbindungen sinkt die Vorspannkraft durch Setzen, Relaxation und Kriechen. Die Gleitfestigkeit bleibt erhalten, sodass Betriebskräfte weiterhin durch Klemmung übertragen werden. Setzen erfolgt durch plastisches Einebnen rauer Oberflächen direkt nach der Montage. Relaxation und Kriechen führen langfristig zu weiterem Kraftabbau. Schraubenverbindungen könnten durch spezielle Schraubensicherungselementen gegen das Lockern oder durch multifunktionale Schraubensicherungselemente gesichert werden.
