Formen von Verbindungselementen in einer anhand eines Referenzbilds bearbeiteten Illustration.
Gleiche Legierung und gleicher Durchmesser allein reichen nicht aus. Ändern sich Beschichtung, Schmierung oder zugehörige Mutter eines Titan-Verbindungselements, muss belegt sein, dass das bisherige Anziehdrehmoment weiterhin die vorgesehene Vorspannkraft erzeugt: die Zugkraft in der Schraube und die entsprechende Klemmkraft in der Verbindung. Der Zahlenwert kann weiterhin geeignet sein; eine unveränderte Schraubengröße belegt das jedoch nicht.
Eine veränderte Oberfläche kann die Klemmkraft verändern
NASA-STD-5020B erläutert, dass Schmierstoffe, Beschichtungen und Dichtstoffe bei gleichem aufgebrachtem Drehmoment die Vorspannkraft gegenüber einer ungeschmierten Verbindung erhöhen können. Auch der Auftragungsort ist wichtig: Abschnitt 4.3.2 beschreibt Unterschiede im Drehmoment–Vorspannkraft-Verhalten zwischen einer Schmierung nur unter dem Kopf und einer Schmierung unter Kopf und Mutter.
Praktisch ist zwischen der Eingangsgröße am Werkzeug und dem Ergebnis in der Verbindung zu unterscheiden. Ein Drehmomentschlüssel kontrolliert das aufgebrachte Drehmoment; die entstehende Vorspannkraft hängt auch von den Oberflächen- und Montagebedingungen des Verbindungssystems ab. Die Werkzeugeinstellung beizubehalten, erhält daher nach einem Austausch nicht automatisch die Klemmkraft.
Für Verbindungselemente aus Titanlegierungen legt die separate Referenz MSFC-STD-557B innerhalb ihres festgelegten MSFC-Programmumfangs ebenfalls geschmierte zugehörige Muttern und Einsätze fest.
Was ein aussagekräftiger Lieferantenvergleich zeigen sollte
Außen- und Innengewindeformen in einer anhand eines Referenzbilds bearbeiteten Illustration.
Fordern Sie für einen geplanten Austausch Drehmoment–Vorspannkraft-Ergebnisse an, die den geprüften Zusammenbau und die Oberflächenbehandlung beschreiben. Tabelle 2 und Abschnitt 4.8.1 aus NASA-STD-5020B bieten hilfreiche Bezugspunkte, um die Prüfung mit der vorgesehenen Montage zu vergleichen:
| Vergleich | Worauf es ankommt |
|---|---|
| Gegenbauteile | Durchmesser, Gewindeform, Werkstoffe, Mutter oder Einsatz sowie Art und Anzahl der Unterlegscheiben. |
| Oberflächenvorbereitung | Reinigung, Schmierstoff und Schmierverfahren einschließlich der behandelten Flächen. |
| Drehmomentaufbringung | Ob bei der Prüfung und bei der vorgesehenen Montage der Schraubenkopf oder die Mutter gedreht wird. |
| Messergebnis | Vorspannkraft beim vorgesehenen Drehmoment einschließlich der beobachteten Streuung, nicht nur eine empfohlene Schlüsseleinstellung. |
Die ersten beiden Zeilen fassen ausgewählte Vorgaben aus Tabelle 2 zusammen. Eine Ausnahme erlaubt Abweichungen beim geklemmten Bauteil und der Unterlegscheibe neben einem nicht mitdrehenden Kopf oder einer nicht mitdrehenden Mutter. Die Zeile zur Drehmomentaufbringung stützt sich auf Abschnitt 4.8.1: Der Zusammenhang zwischen Drehmoment und Vorspannkraft unterscheidet sich je nachdem, ob das Drehmoment am Kopf oder an der Mutter aufgebracht wird. Die letzte Zeile stützt sich auf die Abschnitte 4.3.2–4.3.3, die sowohl die nominelle Vorspannkraft als auch ihre Streuung behandeln.
Sind die Daten für die vorgesehene Kombination repräsentativ, kann das Konstruktionsteam die Vorspannkraftergebnisse mit den Anforderungen der Verbindung vergleichen. Decken sie nur die ursprüngliche Beschichtung oder Mutter ab, bleibt eine konkrete Lücke: die mit dem Ersatzteil bei dieser Einstellung erzeugte Vorspannkraft. Ebenso belegen Daten, die beim Drehen der Mutter gewonnen wurden, für sich genommen nicht das Ergebnis beim Drehen des Kopfes. Eine repräsentative Prüfung kann eine nicht abgedeckte Bedingung untersuchen; ein Werkstoffzeugnis allein liefert kein Drehmoment–Vorspannkraft-Ergebnis.
Prüfen, was der Drehmomentwert einschließt
Bei einer selbstsichernden Mutter kommt eine weitere Unterscheidung hinzu. NASA-STD-5020B definiert das Laufmoment als den Widerstand während der Gewindebewegung, wenn das Sicherungselement vollständig im Eingriff ist, das Verbindungselement aber noch nicht anliegt. Abschnitt 4.8.1 hält fest, dass das Laufmoment keine Vorspannkraft erzeugt, und verlangt, in der Dokumentation zwischen Gesamtdrehmoment und Drehmoment oberhalb des Laufmoments zu unterscheiden.
Ein Gesamtdrehmoment des Lieferanten und ein Zeichnungswert oberhalb des Laufmoments sind deshalb nicht austauschbar, selbst wenn ihre Zahlenwerte übereinstimmen. Prüfen Sie vor dem Vergleich die angegebene Bezugsbasis. Addieren Sie nicht automatisch einen Sicherungsmoment-Zuschlag zu einem Wert, der bereits das Gesamtdrehmoment angibt.
Diese NASA-Dokumente betreffen Raumfahrthardware und bestimmte MSFC-Programme; sie sind keine pauschalen Anforderungen an jede kommerzielle Titanverbindung. Hier stützen sie eine gezielte Beschaffungsempfehlung: den geänderten Zusammenbau und die Bedeutung seiner Drehmomentdaten bewerten, bevor die bisherige Einstellung übernommen wird. Ein allgemeingültiges Ersatzdrehmoment liefern sie nicht.
Sources
- NASA, NASA-STD-5020B: Requirements for Threaded Fastening Systems in Spaceflight Hardware, genehmigt am 6. August 2021, am 5. Januar 2026 ohne Änderungen erneut bestätigt. Abschnitte 3.2.2, 4.3.2–4.3.3 und 4.8.1; Tabelle 2. Abgerufen am 23. September 2026.
- NASA Marshall Space Flight Center, MSFC-STD-557B: Threaded Fasteners, Titanium Alloys, Usage Criteria for Launch Vehicles and Spacecraft Applications, gültig ab 15. Februar 2012. Abschnitte 1 und 4.2–4.4. Abgerufen am 23. September 2026.
