Ein Prüfer setzt den Drehmomentschlüssel auf eine bereits angezogene Schraube, zieht auf den Sollwert - kein Klicken, keine Bewegung. Ergebnis: "i.O." Doch diese Aussage ist physikalisch nicht haltbar. Was hier gemessen wurde, ist nicht das Anziehdrehmoment der Montage, sondern ein Artefakt aus Haftreibung und Setzkräften. Wer das nicht versteht, riskiert falsche Freigaben und lückenhafte Audit-Nachweise.
Dieser Leitfaden richtet sich an QS- und Audit-Verantwortliche, die verstehen wollen, was bei der nachträglichen Verschraubungsprüfung physikalisch passiert - und wie man es methodisch sauber macht.
Das Kernproblem: Warum einfaches Nachziehen keine belastbare Aussage liefert
Beim Erstanzug einer Schraube wirkt Gleitreibung: Die Schraube dreht sich, Gewinde und Auflagefläche gleiten aneinander. Das aufgebrachte Anziehdrehmoment erzeugt die gewünschte Vorspannkraft.
Sobald die Schraube stillsteht, wechselt die Reibungsphysik. Zwischen Schraubenkopf und Unterlage bildet sich Haftreibung - sie ist grundsätzlich höher als Gleitreibung. Zusätzlich können sich bei hoher Flächenpressung Moleküle von Schraube und Unterlage miteinander verbinden; dieser Verbund muss erst getrennt werden, bevor sich die Schraube überhaupt bewegt. Das Losbrechmoment hängt also einzig und allein von der Haftreibung ab und gibt keinerlei Aussage über die vorangegangene Montage.
Wer nun mit einem Drehmomentschlüssel auf den Sollwert nachzieht, misst nicht das ursprüngliche Anziehdrehmoment. Er überwindet zunächst das Losbrechmoment - und erst danach dreht die Schraube weiter. Angezogen wird mit Gleitreibung; beim Nachziehen muss zuerst die Haftreibung überwunden werden. Das Ergebnis ist damit nicht mit dem Montagezustand vergleichbar.
Hinzu kommt der sogenannte Nachziehfaktor: Die VDI-Richtlinie 2230 definiert das Nachziehdrehmoment als dasjenige Moment, das benötigt wird, um nach abgeschlossenem Verschraubungsvorgang die Schraube weiter zu drehen. Es unterscheidet sich vom Sollanziehdrehmoment um den Nachziehfaktor, der - je nach Art des Schraubers, der Reibungs- und Elastizitätsverhältnisse - zwischen 0,85 und 1,30 schwanken kann. Toleranzen in dieser Größenordnung erlauben keine Aussage darüber, ob eine Schraube innerhalb enger Prozessgrenzen montiert wurde.
Die drei Begriffe sauber unterschieden
Bevor das Prüfverfahren beschrieben wird, müssen drei Begriffe klar voneinander abgegrenzt werden. In der Praxis werden sie häufig verwechselt.
Losbrechmoment (M_LH)
Das Losbrechmoment ist das Drehmoment, das benötigt wird, um eine ruhende, vorgespannte Schraube erstmals aus der Haftreibung zu lösen - egal ob in Anzugs- oder Löserichtung. Das Losbrechmoment beim Lösen M_LH bzw. Weiterdrehen M_WH ist das Drehmoment, das nach abgeschlossenem Verschraubungsvorgang zum Überwinden der Haftreibung des Verbindungselements benötigt wird. Es ist kein direktes Maß für die Vorspannkraft und damit für die Qualitätssicherung nur bedingt geeignet.
Weiterdrehmoment (M_WH)
Das Weiterdrehmoment ist das Drehmoment, das gemessen wird, nachdem das Losbrechmoment überwunden wurde und die Schraube sich wieder in Bewegung befindet - also im Übergang von Haft- zu Gleitreibung. Das Weiterdrehmoment M_WH ist das Drehmoment, das nach abgeschlossenem Verschraubungsvorgang zum Überwinden der Haftreibung des Verbindungselements benötigt wird. Es korreliert deutlich besser mit dem ursprünglichen Anziehdrehmoment als das Losbrechmoment, weil es den Zustand der Verbindung im Gleitreibungsbereich abbildet.
Die häufigste in der Praxis angewendete Methode zur Ermittlung des Montagedrehmomentes ist die Messung des sogenannten Weiterdrehmomentes. Dazu setzt der Prüfer einen anzeigenden Drehmomentschlüssel auf die bereits montierte Schraube und dreht diese ein kleines bisschen weiter. Der so ermittelte Wert wird aufgezeichnet und als Maßzahl für die montierte Drehmomentgenauigkeit statistisch ausgewertet.
Restmoment / Prüfmoment
Der Begriff Restmoment (auch: Prüfmoment) wird in der Praxis oft synonym mit dem Weiterdrehmoment verwendet, beschreibt aber präziser das in der Verbindung verbleibende Drehmoment nach Abschluss des Montagevorgangs - unter Berücksichtigung von Setzkräften und Relaxation. Für die Prozessfähigkeitsuntersuchung nach VDI/VDE 2645-3 ist das Weiterdrehmoment die normativ definierte Messgröße.
| Begriff | Definition | Eignung für QS-Prüfung |
|---|---|---|
| Losbrechmoment (M_LH) | Moment zum Überwinden der Haftreibung aus dem Stillstand | Bedingt – stark von Haftreibung abhängig, kein direkter Bezug zur Vorspannkraft |
| Weiterdrehmoment (M_WH) | Moment im Gleitreibungsbereich nach dem Losbrechen | Hoch – normativ definiert in VDI/VDE 2645-3, statistisch auswertbar |
| Restmoment / Prüfmoment | In der Verbindung verbleibendes Drehmoment nach Montage und Setzen | Hoch – Praxisbegriff, oft synonym mit Weiterdrehmoment verwendet |
Der normative Rahmen: VDI/VDE 2645-3
Die Richtlinie VDI/VDE 2645 Blatt 3 beschreibt Verfahren für die Prozessfähigkeitsuntersuchungen (PFU) für Weiterdrehmomente von Schraubverbindungen mit Vorspannkraft. Das Ziel einer Prozessfähigkeitsuntersuchung für Verschraubungen ist die Bewertung und Dokumentation der Qualitätsfähigkeit eines Schraubprozesses unter Serienbedingungen.
Dazu zählen das Erkennen systematischer Einflüsse zur gezielten Verbesserung des Schraubprozesses, das Beurteilen der Wirkung von Maßnahmen zur Prozessverbesserung, das Beurteilen der Toleranzen zur Prozessfähigkeitsuntersuchung sowie das Festlegen der Eingriffsgrenzen von Qualitätsregelkarten.
Ein wesentlicher Unterschied zur Maschinenfähigkeitsuntersuchung (MFU): Im Unterschied zu einer Maschinenfähigkeitsuntersuchung (MFU) werden bei der Prozessfähigkeitsuntersuchung zusätzlich zum Maschineneinfluss die Einflusskategorien Mensch, Material, Methode und Mitwelt (Umgebung) berücksichtigt. Die PFU bewertet also den realen Produktionsprozess - nicht nur das Werkzeug im Labor.
Ein weiterer kritischer Punkt: Eine Mehrfachmessung des Merkmals Weiterdrehmoment am gleichen Objekt, wie sie zur Quantifizierung der Prüfprozesseignung üblich ist, ist nicht möglich. Durch jedes Lösen oder Weiterdrehen wird der Zustand des Messobjektes irreversibel verändert. Das erfordert eine sorgfältige Planung der Stichprobenstrategie.
Schritt-für-Schritt: Die korrekte Weiterdrehmoment-Prüfung
Definieren Sie vor der Prüfung: Welche Schraubstellen werden geprüft? Mit welchem Stichprobenumfang (VDI/VDE 2645-3 empfiehlt typischerweise n ≥ 25 Messungen pro Schraubstelle für eine PFU)? Welche Toleranzgrenzen gelten? Legen Sie fest, ob die Prüfung als Stichprobe im laufenden Betrieb oder als dedizierte PFU-Kampagne durchgeführt wird. Stellen Sie sicher, dass das Prüfwerkzeug DAkkS-rückführbar kalibriert ist und die Kalibrierung aktuell ist.
Wählen Sie ein Prüfwerkzeug, das für die Weiterdrehmomentmessung ausgelegt ist – nicht einen einfachen Drehmomentschlüssel mit Schleppzeiger. Das Werkzeug muss den Drehmoment-Drehwinkel-Verlauf auflösen können, um Losbrechmoment und Weiterdrehmoment sauber zu trennen. Stellen Sie den Messbereich so ein, dass der erwartete Messwert zwischen 10 und 100 % des Nennbereichs liegt – nur in diesem Bereich ist die Messgenauigkeit spezifikationskonform.
Setzen Sie das Prüfwerkzeug auf die bereits angezogene Schraube. Drehen Sie in Anzugsrichtung mit gleichmäßiger, langsamer Drehbewegung weiter. Das Werkzeug erfasst den Drehmoment-Drehwinkel-Verlauf: zunächst den Anstieg bis zum Losbrechmoment, dann den Abfall und die Stabilisierung im Gleitreibungsbereich – das ist das Weiterdrehmoment. Notieren Sie den Messwert und den zugehörigen Drehwinkel. Wichtig: Jede Schraube darf nur einmal gemessen werden, da der Zustand der Verbindung durch die Messung irreversibel verändert wird.
Tragen Sie die Messwerte in Ihre Auswertesoftware ein. Berechnen Sie Mittelwert, Standardabweichung und den Prozessfähigkeitsindex Cpk. Nach VDI/VDE 2645-3 gilt ein Schraubprozess als fähig, wenn Cpk ≥ 1,67 (für sicherheitskritische Verbindungen) bzw. Cpk ≥ 1,33 erreicht wird. Liegen Messwerte außerhalb der Toleranzgrenzen, ist eine Ursachenanalyse einzuleiten – Werkzeugdrift, Reibwertänderungen oder Prozessparameter sind typische Ursachen.
Dokumentieren Sie für jede Prüfung: Schraubstelle (Identifikation), Prüfdatum, Prüfer, eingesetztes Prüfwerkzeug (Seriennummer, Kalibrierzertifikat), Messwerte (Weiterdrehmoment, Drehwinkel), statistische Kenngrößen und Bewertungsergebnis. Die Rückführbarkeit der Messung auf nationale Normale muss über das Kalibrierzertifikat des Prüfwerkzeugs nachgewiesen sein. Archivieren Sie die Rohdaten so, dass sie im Audit jederzeit reproduzierbar vorgelegt werden können.
Typische Fehlerquellen - und wie man sie vermeidet
1. Losbrechmoment als Prüfergebnis dokumentieren Der häufigste Fehler: Das Werkzeug zeigt den Maximalwert beim Losbrechen an, und dieser wird als Weiterdrehmoment dokumentiert. Losbrechmoment und Weiterdrehmoment sind physikalisch verschieden. Nur ein Werkzeug, das den vollständigen Drehmoment-Drehwinkel-Verlauf aufzeichnet, erlaubt die korrekte Trennung beider Größen.
2. Prüfung in Löserichtung Manche Prüfer drehen die Schraube in Löserichtung, um das "Lösemoment" zu ermitteln. Das Lösemoment liegt systematisch unter dem Weiterdrehmoment in Anzugsrichtung, weil die Selbsthemmung des Gewindes beim Lösen geringer ist. Das Losbrechmoment ist nicht in beide Richtungen gleich - beim Anziehen der Schraube erhöht sich die Selbsthemmung, beim Lösen verringert sie sich. Für die PFU nach VDI/VDE 2645-3 ist stets die Anzugsrichtung maßgeblich.
3. Mehrfachmessung an derselben Schraube Wer dieselbe Schraube zweimal misst, um "Sicherheit" zu gewinnen, verfälscht das Ergebnis. Durch jedes Lösen oder Weiterdrehen wird der Zustand des Messobjektes irreversibel verändert. Jede Schraube darf nur einmal gemessen werden.
4. Messung außerhalb des kalibrierten Bereichs Wird ein Prüfwerkzeug mit einem Nennbereich von 100 Nm für eine Schraube mit erwartetem Weiterdrehmoment von 8 Nm eingesetzt, liegt die Messung unterhalb von 10 % des Nennbereichs. In diesem Bereich ist die Messgenauigkeit nicht spezifikationskonform - die Aussage ist wertlos.
5. Nicht rückführbare Kalibrierung Im Audit muss die Rückführbarkeit der Messung auf nationale Normale lückenlos nachgewiesen werden. Ein Kalibrierzertifikat ohne DAkkS-Akkreditierung oder ohne Angabe der Messunsicherheit erfüllt diese Anforderung nicht.
6. Fehlende Trennung von MFU und PFU Die häufigste Fehlerquelle in der Qualitätssicherung: MFU und PFU werden als gleichwertig behandelt oder verwechselt. Sie sind es nicht - sie beantworten grundsätzlich verschiedene Fragen. Eine MFU im Labor belegt die Werkzeugfähigkeit; sie ersetzt keine PFU unter Serienbedingungen.
Das richtige Werkzeug: Q-CHECK® für QS und Audit
KI-generiertes BildFür die beschriebene Prüfaufgabe braucht es ein Werkzeug, das speziell für die Weiterdrehmomentmessung und die PFU nach VDI/VDE 2645-3 ausgelegt ist - kein einfacher Drehmomentschlüssel, kein Kalibriergerät.
Das Q-CHECK® von GWK ist genau dafür entwickelt worden: als QS- und Audit-Werkzeug für die Weiterdrehmomentmessung an bereits angezogenen Verbindungen.
Die technischen Eckdaten im Überblick:
- Messbereich: 3-1.000 Nm - deckt den Großteil industrieller Schraubfälle ab
- Messgenauigkeit: ±1 % zwischen 10 und 100 % des Nennbereiches - spezifikationskonform für die PFU
- Speicher: 2 GB interner Speicher für bis zu 1.000 Schraubstellen - alle Messdaten bleiben im Gerät, bis sie übertragen werden
- Rückführbarkeit: DAkkS-akkreditierte Kalibrierung - lückenloser Nachweis im Audit
- Konstruktion: Robuste Alu-Titan-Konstruktion für den Einsatz in der Produktion
Das Q-CHECK® erfasst den vollständigen Drehmoment-Drehwinkel-Verlauf. Damit lassen sich Losbrechmoment und Weiterdrehmoment sauber trennen - der entscheidende Unterschied zu einem einfachen Schleppzeiger-Schlüssel. Die Messdaten werden direkt im Gerät gespeichert und können für die statistische Auswertung nach VDI/VDE 2645-3 exportiert werden.
Sie möchten wissen, ob Ihre aktuelle Prüfmethode für die Weiterdrehmomentmessung normkonform ist? Unsere Experten analysieren Ihren Schraubprozess und zeigen Ihnen, welche Daten Sie für eine belastbare PFU nach VDI/VDE 2645-3 benötigen.
Kostenlose Schraubprozess-Analyse anfragenInteraktiver Entscheidungshelfer: Welches Prüfverfahren passt zu Ihrer Aufgabe?
Dokumentation: Was im Audit zählt
Eine Weiterdrehmoment-Prüfung ist nur so belastbar wie ihre Dokumentation. Folgende Nachweise müssen im Audit jederzeit vorlegbar sein:
| Nachweis | Anforderung |
|---|---|
| Prüfplan | Schraubstellen, Stichprobenumfang, Toleranzgrenzen, Prüfintervall |
| Prüfwerkzeug-Kalibrierung | DAkkS-akkreditiertes Zertifikat, aktuell, mit Messunsicherheitsangabe |
| Messdaten (Rohdaten) | Weiterdrehmoment, Drehwinkel, Zeitstempel, Prüfer, Schraubstelle |
| Statistische Auswertung | Mittelwert, Standardabweichung, Cpk - bezogen auf VDI/VDE 2645-3 |
| Maßnahmen bei Abweichungen | Ursachenanalyse, Korrekturmaßnahme, Wirksamkeitsnachweis |
Die Rückführbarkeit der Messung auf nationale Normale ist dabei keine Kür, sondern Pflicht. Nur wenn das eingesetzte Prüfwerkzeug DAkkS-akkreditiert kalibriert ist, ist die Messunsicherheit quantifiziert - und damit die Aussage über Prozessfähigkeit belastbar.
Fazit: Methode vor Werkzeug
Die Prüfung einer bereits angezogenen Verschraubung ist kein triviales Nachziehen. Sie erfordert das Verständnis der physikalischen Zusammenhänge - Haftreibung, Losbrechmoment, Weiterdrehmoment - und eine Methode, die diese Größen sauber trennt.
VDI/VDE 2645 Blatt 3 definiert die Weiterdrehmomentmessung als normatives Verfahren für die Prozessfähigkeitsuntersuchung von Schraubverbindungen mit Vorspannkraft. Wer diese Norm als Grundlage nutzt, hat ein belastbares Fundament für QS-Entscheidungen und Audit-Nachweise.
Das richtige Werkzeug - eines, das den vollständigen Drehmoment-Drehwinkel-Verlauf erfasst, DAkkS-rückführbar kalibriert ist und die Daten revisionssicher speichert - ist dabei keine Option, sondern Voraussetzung für eine normkonforme Aussage.
Accuracy by GWK.
