Wo gehören Unterlegscheiben auf Schrauben? Gängige Unterlegscheibentypen und ihre korrekte Positionierung

Bei Schraubverbindungen wird die unscheinbare Unterlegscheibe oft übersehen. Dabei kann die Wahl der richtigen Unterlegscheibe und deren korrekte Positionierung den Unterschied zwischen einer jahrzehntelang haltenden Verbindung und einer, die nach wenigen Wochen versagt, ausmachen. Wir bei KENENG fertigen hochpräzise Unterlegscheiben Mit engen Toleranzen, verschiedenen Oberflächenveredelungen (Verzinkung, Dacromet, geometrische Beschichtung) und nachgewiesener Vibrationsdämpfung. Dieser Leitfaden zeigt Ihnen nicht nur, wo Unterlegscheiben auf Schrauben angebracht werden müssen, sondern auch, warum und welche Art von Unterlegscheiben für maximale Zuverlässigkeit gewählt werden sollten.

Gängige Arten von Unterlegscheiben, die in Verbindung mit Schrauben verwendet werden

1. Flachscheiben – Lastverteilung und Oberflächenschutz

Diese Unterlegscheiben Sie sind die gebräuchlichsten Unterlegscheiben und haben eine einfache, flache, runde Form. Unterlegscheiben dienen der Gewichtsverteilung, minimieren die Reibung und schützen die Oberfläche. Sie sind in verschiedenen Größen für unterschiedliche Schraubendurchmesser erhältlich.

• LochabstandskontrolleDie Flachscheiben von KENENG werden präzisionsgestanzt, wobei die Toleranz des Innendurchmessers innerhalb von ±0.1 mm kontrolliert wird und damit die Industriestandards (typischerweise ±0.25 mm) weit übertrifft, wodurch exzentrische Belastungen effektiv reduziert werden.
• OberflächenbehandlungsoptionenEs werden Verzinkung (gelbes Zink/blauweißes Zink), Dacromet, Gumite, Schwärzen, Phosphatieren usw. angeboten. Salzsprühnebeltests können über 720 Stunden dauern (Dacromet-Behandlung).
• Härte und DauerfestigkeitHergestellt aus 65Mn, Edelstahl 304/316 oder Stahl 45#, mit einer Oberflächenhärte von HV300~450 nach der Wärmebehandlung, bietet es eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen Eindrücke und verhindert, dass sich die Schraubenköpfe in das Substrat einbetten.
• KantengratkontrolleDurch das Entgraten wird ein Verkratzen der Werkstückoberfläche verhindert.

Typische Anwendungen: Fahrzeugchassis, Stahlkonstruktionsverbindungen, Erdung elektronischer Geräte (Bereitstellung einer leitfähigen Ebene).

2. Federscheiben – Vibrationsdämpfung (Schraubenfederscheiben)

Wenn sie komprimiert werden, sind Federscheiben, auch bekannt als Federringe, verfügen über einen Spalt- oder Spiralschnitt, der Spannung erzeugt. Sie werden verwendet, um zu verhindern, dass sich Muttern und Schrauben durch Vibrationen oder durch Ausdehnung und Kontraktion bei Hitze lösen.

Detaillierte Leistungsanalyse:

• VibrationsfestigkeitDie offene Unterlegscheibe erzeugt nach dem Abflachen eine axiale Elastizität, die das durch Vibrationen verursachte Lösen des Gewindes kompensiert. In Vibrationstests bei Frequenzen von 20–200 Hz und Amplituden von 2 mm ist ihre Lebensdauer gegen Lösen dreimal länger als die von herkömmlichen Flachscheiben.
• Material und ErmüdungHergestellt aus Federstahl (65Mn/SK5), vergütet, weist es eine hohe Elastizitätsgrenze auf; nach 10,000 Zyklen wiederholter Kompression beträgt die Restverformung <0.05 mm.
• Oberflächenbearbeitung: Verzinkung oder Phosphatierung zur Vermeidung des Risikos einer Wasserstoffversprödung (erfüllt den Wasserstoffversprödungstest nach ISO 15330).
• Vorsicht und EinschränkungenNicht geeignet für weiche Materialien (wie Aluminiumlegierungen und Kunststoffe), da sich die offene Kante in die Oberfläche einbetten kann.

Empfohlene Anwendungen: Industrieventilatoren, Landmaschinen, Vibrationssiebe, Motorgestelle.

3. Gezahnte Sicherungsscheiben (Außen-/Innenverzahnung) – Sicherung mit hoher Reibung

Gezahnte Sicherungsscheiben mit Zahneingriff Sie verriegeln das Material und das Befestigungselement und sorgen so für eine sichere Verbindung. Sie werden häufig in Anwendungen eingesetzt, die eine hohe Vibrationsfestigkeit erfordern.

Vorteile

• Eingebaute LockerungssicherungDie Zahnspitzen dringen in den Schraubenkopf/die Mutter und die Werkstückoberfläche ein und erzeugen so einen Mikro-Einbettungseffekt. Das Lösemoment ist 40 % höher als bei herkömmlichen Sicherungsscheiben.
• ErmüdungsbeständigkeitAufgrund der gleichmäßigen Verteilung der Kontaktspannung durch die Zahnstruktur ist die Dauerfestigkeit unter zyklischer Belastung doppelt so hoch wie bei zweiteiligen Sicherungsscheiben.
• Oberflächenbehandlung und PräzisionDie Gleichmäßigkeit der Zahnspitzenhöhe wird innerhalb von ±0.03 mm kontrolliert, um sicherzustellen, dass alle Zähne gleichzeitig in Kontakt stehen; eine Silber- oder Zinnplattierung ist optional, um die Leitfähigkeit zu verbessern und ein Festfressen zu verhindern.
• Anforderungen an den LochabstandEine genaue Abstimmung auf den Bolzendurchmesser ist erforderlich; ein Spiel von ≤0.2 mm wird empfohlen, da die Zahnspitzen sonst nicht effektiv eingreifen können.

Typische Anwendungen: Schienenverkehr, Schwerlast-Lkw-Aufhängung, Windkraftanlagen-Turmbolzen.

4. Wellenscheiben – Vorspannung & Stoßdämpfung

Wellenscheiben Sie dienen der Stoßdämpfung, Spannungsregulierung und Vibrationsreduzierung. Sie weisen eine wellenförmige oder geriffelte Struktur auf. Häufig werden sie in der Automobil- und Luftfahrtindustrie eingesetzt.

Parameter:

• Wellenformmenge und -steifigkeit: 3-Wellen-, 4-Wellen- und 6-Wellen-Optionen verfügbar; Steifigkeitsbereich 5~500 N/mm; Vorspannung kann präzise berechnet werden (geeignet für Anwendungen mit begrenztem axialem Platz).
• ErmüdungsbeständigkeitHergestellt aus Edelstahl 301 oder Inconel, dynamische Ermüdungslebensdauer übersteigt 2 Millionen Zyklen (Amplitude 0.5 mm).
• OberflächenbearbeitungPoliert oder passiviert, um Spannungsspitzen zu vermeiden.
• Im Gegensatz zu Unterlegscheiben: Wird nicht zur Lastverteilung verwendet, sondern dient dazu, eine elastische Vorspannung zu erzeugen, um Wärmeausdehnung oder Verschleiß auszugleichen.

Anwendungsbeispiele: Lagervorspannung, Ventildichtungen, Steckverbinderklemmen, Präzisionsinstrumente.

5. Belleville Waschmaschinen – Hohe Beladungskapazität auf kleinem Raum

Belleville-Waschmaschinen, auch bekannt als konische FederscheibenSie sind kegelförmig und dienen dazu, hohe Federkräfte auf kleinem Raum zu erzeugen. Sie werden dort eingesetzt, wo eine hohe axiale Belastung erforderlich ist.

Schlüsselparameter:

• Last-Verformungs-Charakteristik: Kegelwinkel 8°~12°, eine einzelne Unterlegscheibe kann Hunderte bis Zehntausende Newton aushalten; kann in Kombination (Stütz-/gestapelt) verwendet werden, um unterschiedliche Steifigkeit und Hub zu erzielen.
• Vibrationswiderstand und EntspannungDie Hystereseschleifeneigenschaften absorbieren die Stoßenergie effektiv; bei einem 35-Hz-Vibrationstest beträgt die Vorspannungsdämpfung <8 % (im Vergleich zu 15–20 % bei herkömmlichen Scheibenscheiben).
• GenauigkeitsklassenKeneng bietet zwei Genauigkeitsgrade gemäß DIN 2093 an (Dickentoleranz ±0.02 mm, Kegelhöhentoleranz ±0.05 mm).
• Oberflächenbearbeitung: Dacromet- oder Zink-Aluminium-Beschichtung, beständig gegen Hochtemperaturkorrosion (geeignet für Abgasanlagen).

Typische Szenarien: Vorspannung von Stahlkonstruktionen, Flansche von Ölleitungen, Formverriegelung von Spritzgießmaschinen.

Vergleich der Unterlegscheiben-Typen

Unterlegscheibentyp	Funktion	Hauptfunktionen	Vorteile	Einschränkungen
Unterlegscheibe	Verteilt die Last, schützt die Oberfläche	Einfache, flache Scheibe; gleichmäßige Dicke	Reduziert Oberflächenschäden, verhindert das Lösen	Verhindert keine Rotation unter Vibration
Geteilte Sicherungsscheibe	Verhindert Lockerung durch Vibrationen	Ringspalt mit leichter Spiralform	Erhöht die Federspannung, verringert das Lockern	Kann weiche Oberflächen beschädigen, begrenzte Tragfähigkeit
Fächerscheibe	Verhindert Lockerung und verbessert den Halt	Zähne oder Verzahnungen auf der Kontaktfläche	Starker Halt, gut geeignet für starke Vibrationen	Kann die Oberfläche beschädigen, kann sich unter hohen Belastungen verformen
Wellenscheibe	Bietet axiale Last, absorbiert Stöße	Wellenförmige, geschwungene Form	Absorbiert Stöße, gleicht die Wärmeausdehnung aus	Begrenzte Belastbarkeit, kann mit der Zeit ermüden
Belleville Waschmaschine	Hochleistungsfederwirkung, hält die Spannung aufrecht	Kegelförmige Scheibenform	Bewältigt schwere Lasten, ermöglicht präzise Vorspannung	Sorgfältiges Stapeln ist erforderlich, um die gewünschte Spannung zu erzielen.

Auswahlempfehlungen

• Für Anwendungen, die eine reine Lastverteilung und einen Oberflächenschutz erfordern: Flachscheiben
• Zur allgemeinen Schwingungsdämpfung und für geringe Kosten: Sprengringe
• Für hohe Vibrationsfestigkeit und akzeptable Oberflächenspuren: Zahnscheiben
• Für axiale elastische Vorspannung und kurzen Hub: Wellenscheiben
• Für hohe Vorspannung und minimalen Platzbedarf: Scheibenscheiben

Richtige Platzierung der Unterlegscheiben auf den Schrauben

1. Zwischen Schraubenkopf und Material

Unterlegscheiben werden üblicherweise zwischen dem Schraubenkopf und dem Material verwendet, an dem er befestigt wird. Dies ist die gebräuchlichste Anordnung für Befestigungszwecke. Dies ist die Standardkonfiguration für die meisten Befestigungsanwendungen und sie dient mehreren wichtigen Zwecken:

• Korrekten ReihenfolgeSchraubenkopf → Unterlegscheibe (optional) → Werkstück → Mutter. Bei Verwendung von Unterlegscheiben und Sicherungsscheiben ist die Reihenfolge: Schraubenkopf → Unterlegscheibe → Sicherungsscheibe → Werkstück → Mutter (oder symmetrische Enden).
• Häufiger Fehler: Die flache Unterlegscheibe wird außerhalb der Sicherungsscheibe (näher an der Mutter) platziert, wodurch die Sicherungsscheibe nicht effektiv zusammengedrückt werden kann.
• Lochspiel-EffektIst der Bohrungsdurchmesser des Werkstücks zu groß (> Bolzendurchmesser + 0.3 mm), muss eine Unterlegscheibe mit größerem Außendurchmesser verwendet werden. Andernfalls sinkt die Unterlegscheibe in die Bohrung ein und verliert ihre lastverteilende Funktion. Keneng bietet Unterlegscheiben mit kundenspezifischem Außendurchmesser für Bohrungen bis Φ50 mm an.
• OberflächenbehandlungsanpassungWenn die Schraube aus Edelstahl und das Werkstück aus Aluminium besteht, wird empfohlen, die Unterlegscheibe zu verzinken oder mit Zink-Aluminium zu beschichten, um galvanische Korrosion zu verhindern (Potenzialdifferenz sinkt von ~0.9 V auf unter 0.3 V).

2. Zwischen der Mutter und dem Material

• Doppelmutter + Unterlegscheiben-KonfigurationBei Anwendungen, die extrem hohe Lösesicherheit erfordern (z. B. Kranausleger), ist die Reihenfolge: Schraubenkopf → Werkstück → Unterlegscheibe → untere Mutter → obere Mutter (Sicherungsmutter). Die Unterlegscheibe muss zwischen Mutter und Werkstück positioniert werden, um zu verhindern, dass die Mutter direkt auf das Werkstück drückt.
• PräzisionsanforderungenBei einer Rauheit Ra > 3.2 μm an der Stirnfläche der Mutter vergrößert die Unterlegscheibe die Kontaktfläche, reduziert den Oberflächendruck und verhindert ein Lösen der Mutter durch Reibverschleiß.

3. Mit Sicherungsscheiben

• Die Öffnungsrichtung von geteilten SicherungsscheibenDie Öffnung sollte zum Mutter- oder Schraubenkopf zeigen (d. h. die Schnittkante zur Klemmfläche). Dadurch greift die Schnittkante beim Anziehen in die Gegenfläche und erzeugt so ein maximales Lösesicherungsmoment. Viele montieren sie jedoch falsch herum, sodass die Öffnung von der Klemmfläche weg zeigt. Dies reduziert die Wirksamkeit um mehr als 50 %.
• Ausrichtung der ZahnscheibenDie Zahnspitzen müssen zum Sicherungsteil (Mutter oder Schraubenkopf) zeigen. Zeigen die Zahnspitzen zum Werkstück, wird die Werkstückoberfläche stark beschädigt, und die Sicherungswirkung ist unzureichend.
• Kombinierte NutzungWenn gleichzeitig Lastverteilung und Lösesicherung erforderlich sind, ist die Reihenfolge: Schraubenkopf → Unterlegscheibe → Sicherungsscheibe → Werkstück → Unterlegscheibe → Sicherungsscheibe → Mutter (symmetrisch an beiden Enden). Dadurch wird vermieden, dass die Sicherungsscheibe die Werkstückoberfläche direkt beschädigt, während die Lösesicherung erhalten bleibt.

• Lastverteilung: Die Unterlegscheibe (sofern vorhanden) verteilt die Last gleichmäßig, während die Sicherungsscheibe Spannung hinzufügt, um ein Lösen zu verhindern.
• Vibrations-Resistenz: Sicherungsscheiben erzeugen Spannung und Reibung, wodurch es für die Mutter oder Schraube schwieriger wird, sich unter Vibrations- oder dynamischen Belastungen zu lösen.
• Richtige Ausrichtung: Stellen Sie sicher, dass die Sicherungsscheibe richtig ausgerichtet ist, sodass der Spalt bzw. die Zähne zum Mutter- bzw. Schraubenkopf zeigen. Dadurch können sie effektiv einrasten und eine Verriegelungswirkung erzielen.

4. Spezifische Anwendungen

• Belleville ScheibenwaschanlagenTypischerweise werden sie einzeln verwendet, wobei die konvexe Seite zum Schraubenkopf bzw. zur Mutter zeigt (die konkave Seite zum Werkstück), um eine stabile Last-Verformungs-Kurve zu erzielen. Bei kombinierter Verwendung (gestapelt/gepaart) muss die Stapelreihenfolge strikt DIN 2093 entsprechen, z. B.: Schraubenkopf → Unterlegscheibe → (Faltfederbaugruppe) → Unterlegscheibe → Werkstück → Mutter.
• Wellscheiben: Sie dienen primär der axialen Vorspannung und werden üblicherweise direkt zwischen Schraubenkopf und Werkstück bzw. Mutter und Werkstück platziert, ohne dass eine zusätzliche Unterlegscheibe erforderlich ist (es sei denn, die Werkstückoberfläche ist sehr weich). Die Kompression der Wellscheibe sollte auf 30–50 % ihrer freien Höhe begrenzt werden, um eine optimale Dauerfestigkeit zu gewährleisten.

Fazit

Die korrekte Platzierung der Unterlegscheiben auf den Schrauben ist nur die halbe Miete; die Auswahl hochwertiger Unterlegscheiben mit engen Toleranzen, einwandfreier Oberflächenbeschaffenheit und nachgewiesener Vibrationsdämpfung ist ebenso entscheidend. KENENGJede Unterlegscheibe wird so gefertigt, dass sie die internationalen Standards (DIN, ANSI, JIS) übertrifft. Wir bieten:

• Über 1000 Standardgrößen – M1.6 bis M64, Sondergrößen erhältlich
• Mehr als 6 Oberflächenbehandlungen – Zink, Dacromet, Gumit, Phosphatierung, Anodisierung, Vernickelung
• Berichte über Ermüdungs- und Vibrationsprüfungen durch Dritte – Datenunterstützung verfügbar
• 24-Stunden-Probenreaktion – Kostenlose Beurteilung Ihrer Montageumgebung mit Empfehlung des optimalen Dichtungstyps und dessen Positionierung.

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