DIN 7990 Güteklasse 6.8 Sechskantschrauben mit Feuerverzinkung: Umfassende Qualitätsanforderungen

Einführung

DIN7990 Diese Norm legt die technischen Lieferanforderungen für Sechskantschrauben mit metrischem Grobgewinde fest. In Kombination mit einer Festigkeitsklasse von 6.8 und einer Feuerverzinkung (HDG) bieten diese Verbindungselemente eine robuste Lösung für Anwendungen, die hohe mechanische Festigkeit und gleichzeitig einen wirksamen Korrosionsschutz erfordern. Das Verständnis der spezifischen Qualitätsanforderungen sowohl an die Schraube (Werkstoff und mechanische Eigenschaften) als auch an die Verzinkung ist entscheidend für die Gewährleistung einer zuverlässigen Funktion, insbesondere in korrosiven Umgebungen wie im Bauwesen, im Infrastrukturbereich und bei Landmaschinen.

1. Anforderungen an die Sockelbolzen (DIN 7990 & ISO 898-1)

1. Material (Abschnitt 5.1, ISO 898-1):

Note 6.8 Bolzen werden aus niedrig- oder mittelgekohltem Stahl hergestellt (z. B. aus Güteklassen wie C35, C45 gemäß EN-Normen oder gleichwertigen).

Der Stahl muss sich für die Kaltumformung (Stauchen und Gewindewalzen) und die anschließende Wärmebehandlung (Abschrecken und Anlassen) eignen, um die erforderlichen mechanischen Eigenschaften zu erzielen. Die Stahlzusammensetzung muss kontrolliert werden, um ein gleichmäßiges Härtungsverhalten zu gewährleisten und Versprödung zu vermeiden.

2. Mechanische Eigenschaften (Abschnitt 8 & Tabelle 3, ISO 898-1): Die Kernfestigkeit des Verbindungselements wird durch seine Festigkeitsklasse 6.8 definiert:

Zugfestigkeit (Rm): Mindestens 600 MPa. Dies ist die maximale Spannung, die die Schraube aushalten kann, bevor sie bricht.

Streckgrenze (Rp0,2): Mindestens 480 MPa. Dies ist die Spannung, bei der die Schraube beginnt, bleibende Verformungen (0,2 % plastische Dehnung) aufzuweisen.

Prüfspannung (Rp): Nicht anwendbar für die Eigenschaftsklasse 6.8 (nur für Klassen 8.8 und höher definiert).

Dehnung nach Bruch (A): Mindestens 20 % (für d ≤ 16 mm (verringert sich leicht bei größeren Durchmessern). Zeigt die Duktilität an.

Härte: Vickers-Härte (HV) 190–250 HV. Zur Überprüfung werden auch Rockwell-Härte (HRB, HRC) oder Brinell-Härte (HB) herangezogen. Gleichbleibende Härte gewährleistet Festigkeit und verhindert Sprödigkeit.

3. Fertigung & Abmessungen (DIN 7990 & referenzierte Normen):

Die Abmessungen (Kopfbreite über die Schlüsselweite, Kopfhöhe, Gewindelänge, Gesamtlänge) müssen strikt der DIN 7990 entsprechen, die typischerweise auf die DIN EN ISO 4014 (für die Produktklasse C, üblich für HDG-Schrauben) oder die DIN EN ISO 4017 (Produktklasse B) verweist.

Die Gewinde entsprechen der DIN-13-Reihe (Grobgewinde, ISO-metrisches Gewindeprofil). Die Gewinde müssen sauber, gratfrei und innerhalb der vorgegebenen Toleranzen geformt sein.

Die Kennzeichnung des Kopfes muss deutlich die Herstellerkennzeichnung und die Festigkeitsklasse „6.8“ angeben.

Die Oberflächenbeschaffenheit (vor der Beschichtung) muss für die Verzinkung geeignet sein und darf keine übermäßigen Zunderablagerungen, tiefe Poren, Nähte, Risse oder andere Mängel aufweisen, die die Festigkeit oder die Haftung der Beschichtung beeinträchtigen könnten.

1. Anforderungen an die Feuerverzinkung (hauptsächlich ISO 1461)

DIN 7990-Schrauben, die als feuerverzinkt spezifiziert sind, basieren auf Normen wie ISO 1461 („Feuerverzinkte Überzüge auf hergestellten Eisen- und Stahlwaren – Spezifikationen und Prüfverfahren“) für den Beschichtungsprozess und die Qualitätskriterien.

1. Verfahren:

Vorbehandlung: Entscheidend für die Haftung. Sie umfasst gründliches Entfetten, Beizen mit Säure zur Entfernung von Rost und Walzzunder sowie das Auftragen von Flussmittel (typischerweise wässrige Zinkammoniumchloridlösung), um Oxidation vor dem Tauchen zu verhindern.

Verzinken: Die Bolzen werden in ein Bad aus geschmolzenem Zink (typischerweise 445–455 °C) getaucht. Durch eine metallurgische Reaktion bilden sich Zink-Eisen-Legierungsschichten, die sich mit dem Stahlsubstrat verbinden und von einer Schicht aus reinem Zink bedeckt werden.

Abschrecken: Die Schrauben werden schnell abgekühlt, üblicherweise in einer Passivierungslösung (z. B. Chromat), um eine weitere Legierungsbildung zu verhindern und die Oberfläche aufzuhellen. Hinweis: Umweltauflagen bevorzugen zunehmend chromatarme oder chromatfreie Passivierungsverfahren.

2. Anforderungen an die Beschichtungsqualität (ISO 1461):

Aussehen: Die Beschichtung muss durchgehend, einigermaßen gleichmäßig und haftend sein. Das charakteristische, mattgraue, gesprenkelte Aussehen ist erwünscht. Geringfügige Unebenheiten, leichte Schlackeneinschlüsse oder Ablaufspuren sind zulässig, sofern sie die Funktion nicht beeinträchtigen oder die Dickenanforderungen nicht überschreiten. Fehlende Stellen, unbeschichtete Bereiche, Blasen oder größere Schlackeneinschlüsse sind nicht zulässig.

Beschichtungsdicke:

Mindestdicke vor Ort: Gemessen an einem beliebigen Punkt, muss sein ≥ 45 Mm für Schrauben mit Außengewindedurchmesser (d) ≤ 6 mm.

Mindestdicke vor Ort: Muss sein ≥ 50 Mm für Schrauben mit d > 6 mm.

Durchschnittliche Dicke (Stichprobe): Die mittlere Dicke, gemessen an einer Stichprobe von Sechskantschrauben aus einer Charge muss sein ≥ 55 Mm (für d ≤ 6 mm) oder ≥ 60 Mm (für d > 6 mm).

Messung: Typischerweise erfolgt die Messung mittels magnetischer Induktions- oder Wirbelstrommessgeräte, die speziell für Zink auf Stahl kalibriert sind, an relevanten Oberflächen (Schaft, Kopf). Messungen an Gewindespitzen erfordern Sorgfalt und werden daher oft vermieden; Messungen in Gewindetälern sind kritischer, aber schwieriger durchzuführen. Die Beschichtungsdicke an Gewinden ist aufgrund der Entwässerung naturgemäß geringer als an Schäften/Köpfen.

Haftung: Die Beschichtung muss nach Handhabung, Anziehen und im Betrieb fest mit dem Stahlsubstrat verbunden bleiben. Die Prüfung erfolgt durch Schlagen oder Abschleifen der Beschichtung; starkes Abblättern oder Ablösen gilt als Mangel. Der Abschrecktest (Eintauchen in Kupfersulfatlösung) wird mitunter als Haftungsindikator herangezogen.

Freiheit von Versprödung (entscheidend für Güteklasse 6.8):

Beim Beizen mit Säure kann Wasserstoff eingebracht werden, was unter Umständen zu verzögertem Sprödbruch (Wasserstoffversprödung) bei gehärteten Stählen wie der Güteklasse 6.8 führen kann.

Ausheizen: Um Wasserstoff zu entfernen, müssen verzinkte Schrauben der Güteklasse 6.8 innerhalb weniger Stunden nach dem Verzinken ausgeheizt (entsprödet) werden. Typische Parameter sind 190–230 °C (374–446 °F) für mindestens 4–8 Stunden (die genaue Zeit hängt von der Temperatur und der Größe/Masse der Schraube ab). Dies ist ein obligatorischer Qualitätsschritt.

Überprüfung: Da die direkte Prüfung jeder einzelnen Schraube unpraktisch ist, ist die Prozesskontrolle (strikte Einhaltung der Protokolle für Backzeit und -temperatur) unerlässlich. Drehmomentprüfungen an Proben, die mit der Prüflast angezogen wurden, können als Leistungsnachweis dienen.

1. Qualitätskontrolle und Inspektion

Chargenprüfung: Die mechanischen Eigenschaften (Zugfestigkeit, Härte) werden an repräsentativen Proben aus jeder Stahlcharge und/oder Wärmebehandlungscharge vor dem Verzinken geprüft.

Maßprüfung: Kritische Maße wurden gemäß den Normen überprüft.

Beschichtungsprüfung: Sichtprüfung (100 % auf größere Mängel), Messung der Beschichtungsdicke (statistische Stichprobenprüfung nach ISO 1461/ISO 2859-1), Haftungsprüfung (Stichprobenprüfung) und Überprüfung der Brennprotokolle auf Versprödungsminderung.

Gewindeprüfung: Gut/Ausschuss-Prüfung zur Sicherstellung funktionsfähiger Gewinde. Hinweis: Die Feuerverzinkung erhöht die Dicke. Obwohl die Gewinde vor dem Verzinken gerollt werden, müssen Toleranzen berücksichtigt werden (z. B. durch Verwendung leicht überdimensionierter Gewindebohrer in den Gegenstücken) oder die Gewinde nach dem Verzinken nachgeschnitten werden (vorsichtig, um ein zu starkes Abtragen der Beschichtung zu vermeiden), um die Montage zu gewährleisten.

Abschluss

DIN7990 Note 6.8 Sechskantschrauben Durch Feuerverzinkung wird eine ausgewogene Kombination aus Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit für anspruchsvolle Umgebungen erzielt. Die Qualitätssicherung erfordert die strikte Einhaltung zweier Schlüsselfaktoren: die mechanischen und dimensionalen Spezifikationen der Grundschraube gemäß DIN 7990 und ISO 898-1 (Werkstoff, Zugfestigkeit, Streckgrenze, Härte, Abmessungen) sowie die strengen Beschichtungsanforderungen der ISO 1461 (Aussehen, Mindest- und Durchschnittsdicke, Haftung). Entscheidend ist der obligatorische Ausbrennprozess zur Vermeidung von Wasserstoffversprödung im gehärteten Stahl der Güteklasse 6.8. Eine rigorose Qualitätskontrolle während der gesamten Fertigung, Verzinkung und Nachbehandlung ist unerlässlich, um Schrauben zu liefern, die in ihren vorgesehenen Anwendungen zuverlässig, sicher und dauerhaft funktionieren. Das Verständnis dieser umfassenden Anforderungen ermöglicht es Ingenieuren, Einkäufern und Prüfern, diese kritischen Bauteile effektiv zu spezifizieren und zu verifizieren.