Inhaltsverzeichnis
1. Höhere Anforderungen für bestimmte Anwendungen
2. Gewindefurchende Schrauben für Leichtmetallanwendungen
3. Korrosionsschutz und Reibwerte für metrische Schrauben
4. Passgenaue Beschichtung umfasst vielfältige Herausforderungen
5. Kostenoptimierte Metalldirektverschraubung
Die Schrauben werden in Durchgangslöchern und sehr häufig in gegossenen Kernlöchern in Aluminiumdruckguss und manchmal auch in Magnesium- oder Zinkdruckguss angewendet. Um in der Praxis eine sichere Montagen zu realisieren, stützen sich Fachleute auf die DIN 267-Teil 30. Die Norm definiert die mechanischen Eigenschaften von metrischen gewindefurchenden Schrauben der Festigkeitsklasse 10.9.
Höhere Anforderungen für bestimmte Anwendungen
Neben dieser DIN gibt es spezielle Unternehmensnormen, beispielsweise von Magna, Ford, der BMW Group oder Bosch. Diese definieren oft höhere Anforderungen für bestimmte Anwendungen. Um als Zulieferer darauf reagieren zu können, sind genaue Kenntnisse der gesamtem Schraubenverbundes erforderlich.
Thomas Jakob ist Leiter Product-Engineering bei der Arnold Umformtechnik GmbH & Co. KG in Forchtenberg. Er kennt sowohl die Kundenanforderungen als auch die möglichen Verbindungslösungen zur Realisierung.„Gewindefurchende Schrauben werden primär bei Leichtmetallen eingesetzt. Dabei weist die Taptite 2000 als neuestes Produkt der Taptite-Familie eine sehr gute Furchperformance auf. Sie zeichnet sich durch ein Radiusprofil aus, welches das Fließen des Mutternwerkstoffes in Richtung des Schraubengewindekerns erleichtert. Dadurch entstehen weniger Reibung und ein niedrigeres Furchmoment“, erklärt Jakob.
Gewindefurchende Schrauben für Leichtmetallanwendungen
Häufig werden gewindefurchende Schrauben für Leichtmetallanwendungen genutzt, also in Aluminium oder Aluminiumdruckguss, anderen Leichtmetallen, Magnesiumdruckguss, aber auch in Massivstahlverschraubungen. Einsatzbeispiele sind Getriebe- und Sensorverschraubungen, Befestigungen im Motorenbereich, Befestigungsplatinen, Aktuatoren oder Pumpen.
Wenn jedoch im Bereich der gehobenen Kundenanforderungen mit niedrigeren Furchmomenten gearbeitet werden soll, spielt auch das Oberflächensystem eine entscheidende Rolle. Auf der Oberfläche der Schraube selbst ist meist eine Basisbeschichtung aufgetragen, die den Korrosionsschutz sicherstellen soll, in der Regel eine Zink-, Zink-Nickel- oder Zinklamellenbeschichtung.
Korrosionsschutz und Reibwerte für metrische Schrauben
Hinsichtlich der Oberflächensysteme gibt es Richtwerte nach VDA, die sich auf den Korrosionsschutz und die Reibwerte für metrische Schrauben beziehen. Diese können zwar nicht direkt auf gewindefurchenden Schrauben übertragen werden, dienen jedoch als Orientierung. Ergänzend dazu – und für gewindefurchende Schrauben auch funktionsrelevant – ist in der Regel die Gleitbeschichtung. Explizit darauf verwiesen wird auch in der DIN 267 Teil 30.
Wichtig ist, das gesamte Oberflächensystem und die Baugruppe genau aufeinander abzustimmen, also die Schraubengeometrie an sich und die optimale Abstimmung mit dem Gegenbauteil. Zudem müssen die Basisoberfläche und die Korrosionsschutzanforderungen entsprechend umgesetzt sein. „Das gesamte Oberflächensystem im Zusammenspiel ist für die Vorspannkraft wichtig, sowohl die Basis- und Gleitbeschichtung als auch die Versiegelung“, unterstreicht Jakob.
Passgenaue Beschichtung umfasst vielfältige Herausforderungen
Gute Ergebnisse haben die Experten in Forchtenberg beispielsweise mit einer Taptite 2000 und einer Zinklamellen-Beschichtung plus Versiegelung plus Gleitmittelbeschichtung erreicht.
Eine weitere Herausforderung seien kleine Schrauben unter M6 mit hohen Korrosionsanforderungen. Hier wird häufig Zink-Nickel als Beschichtung verwendet, welches für die Weiterverarbeitung besser geeignet ist. Dieses erschwert jedoch mitunter den Furchprozess.
Auch die Definition der Vorspannkraft erfordert Fachkompetenz. Während die Anforderungen und Berechnungsmethoden zur Vorspannkraftdefinition bei metrischen Schrauben klar definiert sind, ist bei den furchenden Schrauben dagegen nur die Prüfplatte und das Furchmoment in die Prüfplatte spezifiziert.
Kostenoptimierte Metalldirektverschraubung
Um eine kostenoptimierte Metalldirektverschraubung für spezifische Kundenanwendung zu realisieren, arbeitet das Unternehmen eng mit den Kunden zusammen. Dabei gilt es, eine Reihe von Eckdaten zu beachten. Prinzipiell muss geprüft werden, ob für die anvisierte Verbindung mit Blick auf die erforderlichen Vorspannkräfte überhaupt eine gewindefurchende Schraube eingesetzt werden kann. Ein weiterer Punkt ist der zur Verfügung stehende Bauraum und damit zusammenhängend die mögliche Einschraubtiefe. Je nach geplanter Anwendung können dann entsprechende Umsetzungsempfehlungen gegeben werden. Auch die konkrete Betriebssituation der Baugruppe spielt eine Rolle, also Betriebslasten und -temperaturen. Und natürlich muss beachtet werden, ob der Hersteller bestimmte Montagevorschriften für die Baugruppe hat.
Viele Unternehmen haben zudem Werksnormen, die beachtet werden müssen, gerade mit Blick auf das Überdreh-, Anzieh- oder Furchmoment. Auch die Festigkeitsklasse, das Kopf- oder das Gewindedesign spielen in diesem Zusammenhang eine Rolle. „Durch entsprechende Versuche in unserem Fastener Testing Center unterstützen wir unsere Kunden durch Schraubfallanalysen mit den Originalkundenbauteilen, um eine optimales Anziehdrehmoment zu definieren, damit in Serienprozessen unserer Kunden eine passgenaue Montage, sicherstellt ist“, so Jakob weiter. Prinzipiell gibt es für die Auslegung von Schraubenverbindungen Richtwerte, um so die Prozesssicherheit im Montageprozess zu generieren.
Auch an den Reparaturfall ist gedacht. „Bei Erstverschraubungen ist selbstständiges Lösen von gewindefurchenden Schrauben unwahrscheinlich. Bei Wiederholverschraubung beziehungsweise im Reparaturfall sollte das gesamte Oberflächensystem jedoch noch einmal geprüft werden, um so die Sicherheit der Verbindung zu gewährleisten“, spricht Jakob die Komplexität einer Verbindungslösung an. bt
Weitere Details zu Taptite 2000 im Video
Kontakt:
Arnold Umformtechnik GmbH & Co. KG
Carl-Arnold-Straße 25
74670 Forchtenberg-Ernsbach
Tel. 07947 821-0
info@arnold-fastening.com
www.arnold-fastening.com
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