Isolierscheiben für galvanische Korrosion: Materialien und Installationsanleitung

Warum Isolierscheiben in Aluminium-Edelstahl-Baugruppen wichtig sind

Eine Edelstahlschraube, die direkt in eine Aluminiumhalterung eingeschraubt ist, sieht am ersten Tag gut aus. Fügen Sie ein paar Monate Regen oder Küstenfeuchtigkeit hinzu, und das Aluminium um das Schraubenloch beginnt zu kreiden, Löcher zu bilden und seinen Halt am Gewinde zu verlieren. Das ist galvanische Korrosion und sie beginnt in dem Moment, in dem sich zwei unterschiedliche Metalle in Gegenwart von Feuchtigkeit berühren.

Aluminium liegt auf der elektrochemischen Skala deutlich unter Edelstahl, mit einer Potentialdifferenz von etwa 0,5 bis 0,6 Volt zwischen den beiden in einer typischen Außenumgebung. Aluminium wird zur Anode und korrodiert; Edelstahl fungiert als Kathode und bleibt weitgehend unberührt. Je größer der Abstand zwischen den beiden Metallen in der galvanischen Reihe und je größer die rostfreie Oberfläche im Verhältnis zum Aluminium ist, desto schneller läuft diese Reaktion ab.

Eine isolierende Unterlegscheibe unterbricht diesen Stromkreis, indem sie den Kopf des Befestigungselements physisch von der Aluminiumoberfläche trennt. Eine ausführlichere Aufschlüsselung darüber, wie sich diese Reaktion in verschiedenen Umgebungen und Edelstahlqualitäten abspielt, finden Sie hier Allgemeinerer Leitfaden zur Verhinderung galvanischer Korrosion zwischen Edelstahl und Aluminium . Der Rest dieses Artikels konzentriert sich speziell auf die Unterlegscheibe selbst: Woraus sie besteht, wie sie angebracht wird und wo ihr Schutz endet.

Gängige Materialien für Isolierscheiben im Vergleich

Nicht alle nichtleitenden Unterlegscheiben verhalten sich unter Belastung, Hitze oder jahrelanger Außeneinwirkung gleich. Die Wahl des falschen Materials kann dazu führen, dass die Unterlegscheibe am Installationstag perfekt isoliert und innerhalb eines Jahres kriecht, reißt oder flach zusammengedrückt wird.

Nylon deckt die meisten allgemeinen Baugruppen zu den niedrigsten Kosten ab, verformt sich jedoch unter anhaltendem Klemmdruck, weshalb das Drehmoment innerhalb des ersten Jahres leicht abfallen kann. G10- und G11-Laminate sind teurer, behalten aber unter echter Vorspannung ihre Form, was sie zur häufigeren Wahl für strukturelle oder gleitkritische Verbindungen macht. Welches Material auch immer verwendet wird, es braucht immer noch eine Steifigkeit Unterlegscheiben aus Edelstahl zur Lastverteilung Zwischen dem Schraubenkopf und dem Polymer gestapelt, damit das weiche Isoliermaterial nicht direkt vom Schraubenkopf zerquetscht wird.

So installieren Sie Isolierscheiben richtig

Die Unterlegscheibe funktioniert nur, wenn sie die gesamte Kontaktschnittstelle abdeckt. Eine Unterlegscheibe, die etwas zu klein ist oder sich beim Anziehen außermittig verschiebt, hinterlässt ein Stück blankes Aluminium, das blanken Edelstahl berührt – und dieses Stück ist alles, was nötig ist, um die galvanische Reaktion neu zu starten, die sich nur auf einen kleineren Bereich konzentriert.

Vollständige Isolation bedeutet, den Unterschenkel zu behandeln, nicht nur den Kopf. Wenn der Bolzenschaft selbst die Aluminiumbohrung berührt, ist zusätzlich zur Unterlegscheibe unter dem Kopf eine Kunststoff- oder PTFE-Hülse um den Schaft herum erforderlich; andernfalls wird der Schaft zum neuen Kontaktpunkt. Bei durchgeschraubten Verbindungen bedeutet dies typischerweise eine Isolierhülse, eine Isolierscheibe unter dem Kopf und eine weitere unter der Mutter.

Auch die Stapelreihenfolge ist wichtig. Ein häufiger Fehler besteht darin, die Isolierscheibe ohne weiteres direkt am Kopf des Befestigungselements anzubringen, wodurch sich die scharfe Kante des Kopfes beim Festziehen in das weiche Polymer eingräbt und es schließlich durchdringt. Durch die Einfügung einer starren rostfreien Unterlegscheibe zwischen dem Befestigungskopf und der isolierenden Unterlegscheibe wird die Last verteilt und das Polymer während der gesamten Lebensdauer der Verbindung intakt gehalten.

Was Isolierscheiben nicht reparieren können

Isolierscheiben isolieren nur die Oberflächen, die sie physisch bedecken. Wenn eine rostfreie Schraube direkt in ein Aluminium-Gewindeloch eingeschraubt wird, bleiben die Gewinde über ihre gesamte Eingriffslänge in elektrischem Kontakt, unabhängig davon, welche Unterlegscheibe unter dem Kopf sitzt. In einem technischen Bericht der Australian Stainless Steel Development Association wird darauf hingewiesen, dass häufig rostfreie Schrauben aus Aluminium verwendet werden, obwohl eine Korrosion des Aluminiums unmittelbar um den Edelstahl herum durchaus möglich ist, gerade weil der Gewindeeingriff selbst nicht durch eine Unterlegscheibe isoliert werden kann.

Für den Gewindeeingriff in Aluminium muss die Unterlegscheibe mit einer separaten Strategie kombiniert werden: Hartanodisieren der Aluminiumbohrung, Auftragen einer nichtleitenden Anti-Seize-Verbindung auf die Gewinde oder bei anspruchsvolleren Anwendungen eine Isolierung Gewindestangen aus Edelstahl für isolierte Flanschbaugruppen Anordnung, bei der das tragende Gewinde niemals das Aluminium direkt berührt.

Die mechanische Festigkeit ist die andere Grenze, die es zu berücksichtigen gilt. Polymer-Unterlegscheiben können im Allgemeinen die Vorspannung einer Verbindung mit hohem Drehmoment oder kritischem Schlupf nicht aufnehmen, ohne sich irgendwann zu verformen. Daher benötigen kritische strukturelle Verbindungen häufig eine Unterlegscheibe mit Metalleinsatz oder Laminat anstelle von einfachem Nylon. Durch die frühzeitige richtige Unterscheidung wird eine spätere Nachrüstung vermieden, wenn sich eine Verbindung, die bei der Installation sicher schien, nach einer Saison thermischer Belastungen zu lockern beginnt.

Auswahl des richtigen Stapels rostfreier Verbindungselemente für isolierte Verbindungen

Die Unterlegscheibe ist nur ein Teil der Baugruppe. Ebenso wichtig ist die Qualität des Befestigungselements, insbesondere in Küsten- oder Meeresumgebungen, wo die Chloridbelastung die eindringende Korrosion beschleunigt. Zur Anleitung dazu Wählen Sie zwischen den rostfreien Bolzenqualitäten 304 und 316 Der Molybdängehalt von 316 macht es zur zuverlässigeren Wahl überall dort, wo Salznebel oder Waschchemikalien Teil der Umwelt sind.

Eine vollständig isolierte Verbindung verbindet sich typischerweise Sechskantschrauben aus Edelstahl in der entsprechenden Qualität eine starre Metallscheibe gegen den Schraubenkopf, die Isolierscheibe selbst und – wenn Vibrationen eine Rolle spielen – a Federscheibe aus Edelstahl zur Aufrechterhaltung der Klemmspannung unter der Mutter. Das Weglassen eines dieser Elemente zeigt sich in der Regel innerhalb von ein oder zwei Jahren als Wartungsproblem, meist durch eine lockere Verbindung oder einen Ring aus weißem Korrosionsprodukt um das Befestigungselement herum.

Keine dieser Komponenten ist für sich genommen exotisch oder teuer. Die Kosten dafür, den Stapel beim ersten Mal richtig zu machen, betragen nur einen Bruchteil dessen, was nötig wäre, um ein festsitzendes, korrodiertes Befestigungselement auszubohren und später das Aluminium um es herum zu reparieren.