DE29706372U1

DE29706372U1 - Harte Edelstahlbohrschraube

Info

Publication number: DE29706372U1
Application number: DE29706372U
Authority: DE
Original assignee: ROETTGERS CHRISTOPH
Current assignee: Ejot GmbH and Co KG
Priority date: 1997-04-10
Filing date: 1997-04-10
Publication date: 1997-10-30
Anticipated expiration: 2007-04-11
Also published as: DE19815670A1; DE19815670C2

Description

Beschreibung:

Bei vielen durchgehenden Verschraubungen mit Schrauben aus austenitischem,
rostfreiem Stahl muß vor dem eigentlichen Einschraubvorgang entweder
vorgebohrt und anschließend das Gewinde geschnitten werden oder die Schrauben werden in einem aufwendigen Herstellungsverfahren als selbstbohrende und gewindefurchende Schrauben aus zwei Materialien hergestellt, wobei der eigentliche Schraubenschaft aus Edelstahl besteht und die Bohrspitze und eventuell die ersten Gewindegänge aus gehärtetem Schraubenwerkstoff bestehen.
Die Ursache für diese aufwendige Fertigungstechnik liegt darin, daß Schrauben aus austenitischem rostfreiem Stahl im Urzustand eine zu geringe Härte besitzen um in Stahlblech zu bohren und dieser Werkstoff mit einem herkömmlichen Verfahren nicht härtbar ist. Sowohl die Vorbereitung der zu verschraubenden Teile als auch die Herstellung einer Schraube mit gehärteter Bohrspitze, nach heutigem Stand der Technik aus zwei Teilen zusammengefügt, erfordert einen hohen Zeitaufwand und ist kostenintensiv.

Eine andere Technik schweißt nicht ein härtbares Stahlstück an die Edelstahlschraube an, sondern klemmt die Bohrspitze bzw. die Schneide an der Schraube fest. Die Kosten der Herstellung liegen aber In ähnlicher Höhe wie die Herstellung der Schrauben mittels des Schweißverfahrens.

Eine neue Technik ist das Nitrieren der Schraube, wobei anschließend auf den gesamten Schraubenkörper zwei oder drei Schichten aus Metall oder Kunstharz als Korrosionsschutz aufgetragen werden, Dieses Verfahren konnte sich aufgrund der teuren Beschichtungstechnologie bisher nicht durchsetzen.

Die Aufgabenstellung dieser Erfindung besteht nun darin, eine Schraube mit den folgenden Eigenschaften zu entwickeln:

1. Die Schraube soll eine Befestigung zwischen den miteinander zu verbindenden Teilen herstellen, ohne daß die Stelle, an der die Verbindung hergestellt werden soll, für den Einschraubvorgang durch vorhergehende Arbeitsgänge vorbereitet werden muß.

2. Die Schraube soll die Teile in einem Arbeitsablauf verbinden, indem die Durchgangsbohrung durch die Bohrspitze der Schraube gefertigt wird, anschließend das Gewinde durch das schraubeneigene Gewinde gefurcht wird und dann die eigentliche Schraubverbindung hergestellt wird.

3. Die Schraube soll aus einem homogenen Körper aus ausscheidungshärtbarem rostfreiem Stahl hergestellt werden.

4. Die Schraube soll durch eine Wärmebehandlung eine höhere Härte bekommen, die ausreicht, um In die zu verbindenden Teile Bohrungen zu erzeugen.

5. Die Schraube soll ähnliche Korrosionseigenschaften wie ein austenitischer rostfreier Edelstahl besiteen.

&oacgr;. Die Bohrspitze der Schraube soll eine größere Länge besitzen, als die Summe der Materialstärken der zu verbindenden Teile, damit ein Überdrehen des geschnittenen Gewindes vermieden wird.

Die heute bekannten Verschraubungssysteme arbeiten wie folgt:

Bei einer Befestigungstechnik wird zunächst eine Durchgangsbohrung in die zu verbindenden Teile eingebracht. Üblicherweise wird hier ein Spiralbohrer verwendet. In einem zweiten Arbeitsgang wird das Innengewinde in die Bohrung geschnitten, und im dritten Arbeitsgang wird die Schraube eingedreht.

Das System ist aufgrund der vielen Arbeitsgänge im Anwendungsfall relativ teuer. Im Besonderen liegt der Nachteil in dem hohen zeitlichen Aufwand pro Verschraubung. Ebenso ist der technische Aufwand vor Ort höher, da ein Gerät für das Bohren, ein Gerät für das Gewindeschneiden und ein Gerät für die Verschraubung erforderlich sind. Andernfalls, will man diesen technischen Aufwand nicht betreiben, ist der zeitliche Aufwand pro Verschraubung noch größer, da die Werkzeuge an der Bohrmaschine laufend gewechselt werden müssen.

In einem weiteren Verschraubungssystem werden äie einzelnen Arbeitsgänge Bohren, Gewindeschneiden und Einschrauben auf einen Arbeitsgang reduziert und in diesem vereint. Dieses System ist von der Seite der Schraubenhersteilung durch die Anzahl der nicht immer sehr sicher beherrschten Fertigungsprozesse sehr teuer. Diese Schrauben werden aus zwei verschiedenen Materialien hergestellt, indem die Schraubenteile mit den jeweils gewünschten Eigenschaften axial zusammengeschweißt werden. Zunächst wird an dem Edelstahiteii der Schraube der Schraubenkopf auf der einen Seite des Drahtabschnitts angebracht. Die andere Seite des Drahtabschnitts wird für den späteren Schweißvorgang leicht angefast (gekuppt). Der Drahtabschnitt aus herkömmlichem Kohlenstoffstahl wird auf einer Seite ebenfalls gekuppt. Anschließend erfolgen Schweißvorgang und eine darauffolgende Glühbehandlung der Schweißnaht, da die Schweißstelle für den Arbeitsschritt des Gewindewalzens zu hart ist. Im nächsten Arbeitsschritt wird die Bohrspitze gefertigt. Oft erfolgt vor dem Gewindewalzen, das den nächsten grundlegenden Arbeitsschritt darstellt, sogar erst ein Vorgang des Glattwalzens der Schweißnaht, da eine ausreichende Qualität des Gewindes an der Schweißstelle nicht gewährleistet werden kann.
Danach werden die Bohrspitze und die ersten Gewindegänge gehärtet. An diesen Arbeitsgang schließt sich oft allein aus optischen Gründen eine galvanische Oberflächenbehandlung aus ein bis zwei Schlitten an ( optische Beschichtung und Gleitbeschichtung).

Ein Problem dieses Herstellungsverfahrens ist die Verbindung der beiden Schraubenteile in exakt axialer Richtung. Dort entstehen zum Teil erhebliche Ausschußanteile.
Die Kosten für 1000 Schrauben liegen bei diesem Schraubentyp (je nach Schraubenlänge und -Variante) teilweise über 300 DM. Dabei hat sich dieses System gegenüber dem zuerst genannten Verfahren (Vorbohren, Gewindeschneiden und Einschrauben der Schraube ) in der Baubranche ( Fassadenbau, Dachbau ) durch seine erheblich größere Wirtschaftlichkeit bereits durchgesetzt.

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Alternativ existiert ein Verfahren, das statt der Schweißstelle ein Einklemmen des zweiten Schraubenteils beinhaltet. Dieser eingeklemmte Teil bildet die Bohrspitze. Das Verfahren konnte sich am Markt gegenüber dem Schweißverfahren nicht entscheidend als vorteilhaft abheben.

Eine neue Technik ist das Nitrieren der Schraube, wobei anschließend auf den gesamten Schraubenkörper zwei oder drei Schichten aus Metall oder Kunstharz als Korrosionsschutz aufgetragen werden. Dieses Verfahren konnte sich aufgrund der teuren Beschichtungstechnoiogie bisher nicht durchsetzen.

Den oben beschriebenen Nachfeilen versucht das vorgestellte Verschraubungssystem zu begegnen:

Die Schraube kann von fertigungstechnischer Seite, mit Ausnahme der erstmaligen Materialzuführung, in der Arbeitsabfolge genau wie herkömmliche Bohrschrauben aus Schrauben-Kohlenstoffstahl gefertigt werden. Das Material wird nicht in Form von Draht, sondern als Stangenmaterial über ein Magazin zugeführt. Es sind also keine gesonderten Fertigungsanlagen, wie Schweißmaschinen, Kuppvorrichtungen, Indulctionshärte-Anlagen etc., bereitzustellen. Daher können keine qualitativen Probleme mit der Verfahrensbeherrschbarkeit, zum Beispiel beim Schweiß- oder Klemmvorgang, entstehen. Gegenüber dem Schweißverfahren reduzieren sich die Kosten der Schraubenherstellung erheblich, da bis zu 10 Arbeitsgänge im Fertigungsprozeß eingespart werden können. Die Schraube kann in den folgenden Arbeitsschritten hergestellt werden:

1. Hersteilung Schraubenkopf

Ein Ende des Stangenabschnitts wird zum Schraubenkopf umgeformt.

2. Herstellung Bohrspitze

Das andere Ende des Stangenabschnitts wird zur Bohrspitze umgeformt.

3. Herstellung Gewinde

An den Schraubenrohling wird an gewünschter Stelle und in gewünschter Länge
das Gewinde gewalzt.

4. Wärmebehandlung der gesamten Schraube

5. Eventuell Gleitbeschichtung

6. Sortierung - Verpackung

Die Herstellungkosten der Schrauben nach dem zuvor eriäuterten Fertigungsverfahren werden weit unter den Kosten der konventionellen Herstellungsverfahren liegen.

Im folgenden soll das Verschraubungssysfem in Form von Ausführungsbeispielen erläutert werden:

Diese Verschraubungsvariante kann aufgrund ihrer korrosionstechnischen Eigenschaften zum Beispiel im Bereich der Baubranche eingesetzt werden. Die Korrosionseigenschaften der tragenden Verbindungsstellen der Schraube entsprechen nahezu denen des Werkstoffes 1.4301.

Anwendungsfälle ergeben sich vor allem im Bereich der Dach- und Wandbefestigung von Elementen an Industriehallen. Der derzeit technisch aktuelle Stand ermöglicht Elemente bis zu einer Gesamtstärke von 12 mm miteinander zu verbinden.
Das primäre Einsatzgebiet liegt daher in der Befestigung von Blechprofilen im Dach- und Wandbereich. Prinizpiell ist diese Verschraubungstechnik im gesamten Bauaußenbereich einsetzbar, wo eine wirtschaftliche und schlagkräftige Verarbeitung einhergehend mit der Korrosionseigenschaft "rostfrei" für Schrauben gefordert wird.

Weitere Einsatzgebiete ergeben sich beim Fahrzeugsektor sowie bei der Luft- und Raumfahrttechnik mit ihren zahlreichen Anwendungsbereichen ( Automobile, Nutzfahrzeuge, Lastkraftwagen, Zweiräder, Busse und Bahnen, Schiffe und Boote ...), vor allem im Karosseriebereich.

Claims

Anmelder:

\, Rudi Biller, Hiibornstraße 12,58636 Iserlohn Frank Haase, Brinkhofstrasse 79,58642 Iserlohn Christoph Röttgers, Am Mühlenberg 1,58644 Iseriohn

Erfinder:

Christoph Röttgers
Am Mühlenberg 1
58644 iserlohn

Harte Edelstahlbohrschraube

Schutzansprüche für Harte Edelstahlbohrschraube

1. Harte Edelstahlbohrschraube

dadurch gekennzeichnet, daß die Schraube aus einem Teil aus auscheidungshärtbarem Edelstahl besteht.
2. Harte Edelstahlbohrschraube nach Schutzanspruch

dadurch gekennzeichnet, daß die Schraube eine Bohrspitze besitzt.
3. Harte Edeistahlbohrschraube nach Schutzanspruch 1 -

dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Schraube durchgehärtet ist.
4. Harte Edeistahlbohrschraube nach Schutzanspruch 1 -

dadurch gekennzeichnet, daß die Schraube korrosionsbeständig ist.