Jeder Mechaniker hat sie verwendet, aber die meisten wissen nicht, wie viele verschiedene Arten von Unterlegscheiben es gibt, aus welchen Materialien sie bestehen und wie man sie richtig verwendet. Im Laufe der Jahre haben wir zahlreiche Fragen zu Waschmaschinen erhalten, daher ist ein technischer Artikel mit Informationen zu diesen Hardware-Geräten längst überfällig.

Wir haben kürzlich mit Automotive Racing Products, Inc. (ARP) über die Kunst der Herstellung von Hochleistungsbefestigungen berichtet und dabei die Grundlagen des Themas ausführlich behandelt. Jetzt ist es an der Zeit, der oft als selbstverständlich angesehenen Befestigungskomponente, der bescheidenen Unterlegscheibe, Respekt zu zollen.

In den folgenden Abschnitten besprechen wir, was Unterlegscheiben sind, welche verschiedenen Arten von Unterlegscheiben es gibt, was sie bewirken, wie sie hergestellt werden, wo und wann man sie verwendet – und ja, wir werden sogar diskutieren, ob Unterlegscheiben gerichtet sind oder nicht.

Im Allgemeinen ist eine Unterlegscheibe einfach eine scheibenförmige, oblatenartige Platte mit einem Loch in der Mitte. Auch wenn das Design primitiv klingt, stellen Unterlegscheiben tatsächlich eine komplizierte Aufgabe dar. Sie werden üblicherweise verwendet, um die Last eines Gewindebefestigungselements wie einer Schraube oder einer Kopfschraube zu verteilen.

Sie können auch als Abstandshalter verwendet werden – oder in einigen Fällen als Verschleißpolster, Sperrvorrichtung oder sogar zur Reduzierung von Vibrationen – wie eine Gummischeibe. Das Grunddesign der Unterlegscheibe weist einen Außendurchmesser auf, der doppelt so groß ist wie der Innendurchmesser der Unterlegscheibe.

In der Regel aus Metall gefertigt, können Unterlegscheiben je nach Anwendung auch aus Kunststoff oder Gummi bestehen. In Maschinen erfordern hochwertige Schraubverbindungen gehärtete Stahlscheiben, um ein Eindrücken der Verbindungsoberflächen zu verhindern. Dies wird Brinelling genannt. Diese kleinen Vertiefungen können schließlich zu einem Verlust der Vorspannung des Befestigungselements, Rattern oder übermäßigen Vibrationen führen. Wenn der Zustand anhält, können sich diese Bewegungen beschleunigen und zu weiteren Abnutzungserscheinungen führen, die häufig als Abplatzungen oder Abrieb bezeichnet werden.

Unterlegscheiben tragen auch dazu bei, galvanische Korrosion zu verhindern, ein Zustand, der auftritt, wenn bestimmte Metalle miteinander in Kontakt kommen. Ein Metall fungiert als Anode und das andere als Kathode. Um diesen Prozess zu verlangsamen oder von vornherein zu verhindern, wird zwischen der Schraube oder Mutter und dem zu verbindenden Metall eine Unterlegscheibe verwendet.

Unterlegscheiben verteilen nicht nur den Druck gleichmäßig auf das zu sichernde Teil und verringern das Risiko einer Beschädigung des Teils, sondern sorgen auch für eine glatte Oberfläche für die Mutter oder Schraube. Dadurch ist die Wahrscheinlichkeit einer Lockerung der befestigten Verbindung im Vergleich zu einer unebenen Befestigungsoberfläche geringer.

Es gibt spezielle Unterlegscheiben, die eine Abdichtung und einen elektrischen Erdungspunkt bieten, das Befestigungselement ausrichten, das Befestigungselement unverlierbar halten, isolieren oder axialen Druck auf die Verbindung ausüben. Auf diese speziellen Unterlegscheiben gehen wir im folgenden Text kurz ein.

Wir haben auch einige Möglichkeiten gesehen, Unterlegscheiben als Teil einer Befestigungsverbindung unsachgemäß zu verwenden. Es gab viele Fälle, in denen Schattenbaummechaniker Schrauben oder Muttern verwendet haben, deren Durchmesser für das zu verbindende Teil zu klein war. In diesen Fällen hat die Unterlegscheibe einen Innendurchmesser, der zur Schraube passt, jedoch nicht zulässt, dass der Schraubenkopf oder die Mutter durch die Bohrung des zu verbindenden Bauteils gleitet. Das schreit nach Ärger und sollte niemals an einem Rennwagen versucht werden.

Meistens verwenden Mechaniker eine zu lange Schraube, aber nicht genügend Gewinde, sodass die Verbindung nicht festgezogen werden kann. Es sollte auch vermieden werden, eine Handvoll Unterlegscheiben als Abstandshalter auf den Schaft zu stapeln, bis die Mutter festgezogen werden kann. Wählen Sie die richtige Schraubenlänge. Die unsachgemäße Verwendung von Unterlegscheiben kann zu Schäden oder Verletzungen führen.

Im Allgemeinen werden heute weltweit verschiedene Arten von Unterlegscheiben hergestellt. Einige sind speziell für den Einsatz an Holzverbindungen gedacht, andere für Sanitärzwecke. Wenn es um den Automobilbedarf geht, sagt uns Jay Coombes, Forschungs- und Entwicklungsspezialist bei ARP, dass bei der Automobilwartung nur fünf Typen zum Einsatz kommen. Es gibt die Unterlegscheibe (oder Unterlegscheibe), die Kotflügelscheibe, die geteilte Unterlegscheibe (oder Sicherungsscheibe), die Sternscheibe und die Einlegescheibe.

Interessanterweise finden Sie im umfangreichen Befestigungsangebot von ARP keine geteilte Unterlegscheibe. „Sie sind vor allem bei Verbindungselementen mit kleinem Durchmesser bei geringer Belastung nützlich“, erklärte Coombes. ARP konzentriert sich in der Regel auf Hochleistungs-Rennsportbefestigungen, die unter höheren Belastungsbedingungen funktionieren. Es gibt Varianten dieser Art von Unterlegscheiben, die bestimmten Zwecken dienen, wie zum Beispiel die Unterlegscheibe mit einer Verzahnung auf der Unterseite.

Eine Unterlegscheibe ist das bevorzugte Mittel zwischen dem Kopf einer Schraube (oder Mutter) und dem zu befestigenden Gegenstand. Sein Hauptzweck besteht darin, die Last eines festgezogenen Befestigungselements zu verteilen, um Schäden an der Verbindungsoberfläche zu verhindern. „Das ist besonders wichtig bei Aluminiumkomponenten“, sagt Coombes.

Das American National Standards Institute (ANSI) hat eine Reihe von Standards für den allgemeinen Gebrauch bereitgestellt, wobei für Unterlegscheiben zwei Typen gefordert werden. Typ A ist als Unterlegscheibe mit großen Toleranzen definiert, bei der es nicht auf Präzision ankommt. Typ B ist eine flache Unterlegscheibe mit engeren Toleranzen, bei der die Außendurchmesser je nach Schraubengröße (Innendurchmesser) in schmal, normal oder breit kategorisiert werden.

Wie wir bereits erwähnt haben, sind Unterlegscheiben komplizierter als eine einfache Erklärung einer Organisation. Tatsächlich gibt es mehrere. Die Society of Automotive Engineers (SAE) kategorisiert Unterlegscheiben nach Materialstärke, mit kleineren Innen- und Außendurchmessern im Vergleich zu der Definition von Unterlegscheiben durch die Organisation United States Standards (USS).

Die USS-Standards sind die Standards für Unterlegscheiben auf Zollbasis. Diese Organisation charakterisiert den Innen- und Außendurchmesser einer Unterlegscheibe, um grobe oder größere Schraubengewinde aufzunehmen. USS-Unterlegscheiben werden häufig in Automobilanwendungen eingesetzt. Da drei Organisationen drei unterschiedliche Standards für Unterlegscheiben festlegen, ist es klar, dass Unterlegscheiben komplizierter sind, als ihr schlichtes Aussehen vermuten lässt.

Coombes von ARP meint: „Die Größe und Qualität der Waschmaschine selbst verdient eine genaue Betrachtung. Es sollte ausreichend dick und groß sein, um die Last richtig zu verteilen.“ Coombes fügt hinzu: „Außerdem ist es sehr wichtig, dass die Unterlegscheibe parallel geschliffen und perfekt flach ist, wenn es um entscheidende Anwendungen mit höheren Drehmomentbelastungen geht.“ Alles andere kann zu ungleicher Vorspannung führen.“

Hierbei handelt es sich um Unterlegscheiben, die im Verhältnis zum Mittelloch einen besonders großen Außendurchmesser haben. Es ist auch darauf ausgelegt, die Klemmkraft zu verteilen, aber aufgrund der größeren Größe wird die Last auf eine größere Fläche verteilt. Viele Jahre lang wurden diese Unterlegscheiben zur Befestigung von Kotflügeln an Fahrzeugen verwendet, daher der Name. Kotflügelscheiben können einen größeren Außendurchmesser haben, bestehen jedoch normalerweise aus dünnwandigem Material.

Geteilte Unterlegscheiben sind axial flexibel und werden verwendet, um ein Lösen aufgrund von Vibrationen zu verhindern. Foto von www.amazon.com.

Geteilte Unterlegscheiben, auch Feder- oder Sicherungsscheiben genannt, sind axial flexibel. Diese dienen dazu, ein Lösen aufgrund von Vibrationen zu verhindern. Das Konzept hinter geteilten Unterlegscheiben ist einfach: Sie wirken wie eine Feder und üben Druck auf das zu befestigende Objekt und den Kopf der Schraube oder Mutter aus.

ARP stellt diese Unterlegscheiben nicht her, da die meisten Befestigungselemente, die im Motor, Antriebsstrang, Fahrgestell und der Aufhängung eine Schlüsselrolle spielen, mit einem bestimmten Drehmoment und der richtigen Klemmkraft angezogen werden. Es besteht kaum oder gar keine Chance, dass sich das Befestigungselement ohne den Einsatz eines Werkzeugs löst.

Die meisten Ingenieure sind sich einig, dass sich eine Federscheibe – wenn sie mit einem höheren Drehmoment angezogen wird – bis zu einem gewissen Grad dehnt. In diesem Fall verliert die Spaltscheibe ihre Spannung und kann sogar die genaue Vorspannung der befestigten Verbindung beeinträchtigen.

Sternscheiben verfügen über eine Verzahnung, die sich radial nach innen oder außen erstreckt, um in die Untergrundoberfläche einzugreifen und zu verhindern, dass sich ein Befestigungselement löst. Foto von www.amazon.com.

Sternscheiben erfüllen fast den gleichen Zweck wie Spaltscheiben. Sie sollen verhindern, dass sich ein Befestigungselement löst. Hierbei handelt es sich um Unterlegscheiben mit Verzahnungen, die sich radial (nach innen oder außen) erstrecken, um in die Oberfläche des Bauteils einzugreifen. Sie sollen sich konstruktionsbedingt in den Schraubenkopf/die Mutter und den Untergrund „eingraben“, um zu verhindern, dass sich das Befestigungselement löst. Sternscheiben werden typischerweise mit kleineren Bolzen und Schrauben für elektrische Komponenten verwendet.

Die Verhinderung einer Drehung und damit eine Beeinträchtigung der Vorspannungsgenauigkeit hat ARP dazu veranlasst, spezielle Unterlegscheiben herzustellen, die auf der Unterseite gezahnt sind. Die Idee besteht darin, dass sie den zu befestigenden Gegenstand greifen und eine stabile Plattform bieten.

Eine weitere Spezialscheibe von ARP ist die Einlegescheibe. Sie sollen die Oberseite von Löchern schützen, um ein Festfressen oder Einsturz der Lochoberseite zu verhindern. Zu den häufigsten Anwendungen gehören Zylinderköpfe, Fahrwerkskomponenten und andere stark beanspruchte Bereiche, die eine Unterlegscheibe erfordern.

Es ist wichtig zu beachten, dass die Schmierung eine Schlüsselrolle bei der genauen Vorspannung spielt. Zusätzlich zum Auftragen eines Schmiermittels auf das Gewinde eines Befestigungselements empfiehlt es sich, eine kleine Menge Schmiermittel auf die Unterseite des Schraubenkopfes (oder der Mutter) oder die Oberseite der Unterlegscheibe aufzutragen. Schmieren Sie niemals die Unterseite der Unterlegscheibe (sofern in den Installationsanweisungen nichts anderes angegeben ist), da Sie nicht möchten, dass sie sich dreht.

Alle Rennteams sollten auf die ordnungsgemäße Verwendung und Schmierung der Scheiben achten.

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