DE3432001C1 - Schraube mit definierten Reibbeiwerten - Google Patents

Description

• In den Abbildungen sind zwei erfindungsgemäße Schrauben schematisch dargestellt. Es zeigt Fig. 1 eine Schraube, die vollständig mit einer amorphen, ca. 3 ,em dicken Zinkphosphatschicht 1 versehen ist, wobei das Gewinde bis zum Schaft über der Zinkphosphatschicht eine 1 bis 20 µm starke Nickel-Phosphor-Legierungsschicht 2 trägt; F i g. 2 zeigt eine Schraube, bei der Kopf und Schaftansatz mit einer Zinkschicht 3 versehen ist und das Gewinde bis zum Schaft ca. 3 llm starke Nickel-Phosphor-Legierungsschicht trägt.
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Claims (3)

1. Patentansprüche: 1. Schraube mit definiert differeniierten Reibbeiwerten, bei der das Gewinde mit einem reibungsvermindernden Überzug versehen ist, d a d u r eh g e -kennzeichnet, daß der Kopf mit einer durch Phosphatieren erzeugten 1 bis 20 um starken Zink-oder Mangan-Phosphatschicht oder einer 1 bis 20 um starken Zinkschicht und das Gewinde mit einer 1 bis 20 um starken Schicht einer stromlos abgeschiedenen Nickel-Phosphat-Legierung versehen ist.
2. 2. Schraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewinde mit einer bis zu 15% Phosphor enthaltenden Nickel-Phosphor-Legierungsschicht versehen ist.
3. 3. Schraube nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopf mit einer 1 bis 4 um starken Zink- oder Manganphosphatschicht versehen ist.

   Gegenstand der Erfindung ist eine Schraube mit definiert differenzierten Reibbeiwerten, bei der das Gewinde mit einem reibungsvermindernden Überzug verseheu ist Zur Erzielung eines optimierten Verschraubungszustandes muß eine Schraube zwei gegensätzliche Forderungen erfüllen: Einmal muß am Schraubenkopf ein ausreichend großer Reibbeiwert vorhanden sein, um einen größtmöglichen Sicherungseffekt gegen Lösen unter Relativbewegung zu gewährleisten und zum anderen muß am Gewinde ein möglichst kleiner Reibbeiwert bestehen, um den nachteiligen Torsionsanteil beim Anziehen der Schrauben gering zu halten.

   Zur Erreichung des letzteren Zieles ist es bereits bekannt, Schrauben zu verwenden, die am Schaft bzw. am Gewinde mit einer reibungsvermindernden Schicht überzogen sind (DE-GM 17 70 059). Bekannt ist 2. B. das Aufbringen von Polytetrafluoräthylen-Schichten auf das Gewinde (DE-PS 1475 098) oder das Nitrieren der Schraube (DE-PS 9 14571). Bei dem Aufbringen einer Polytetrafluoräthylen-Schicht besteht immer die Gefahr, daß auch der Kopf mit einer derartigen Schicht versehen wird, so daß ein ausreichender Sicherungseffekt am Schraubenkopf nicht mehr auftritt. Außerdem besteht bei diesen Überzügen die Gefahr, daß sie spätestens bei der Wiederverwendung ihre positiven Eigenschaften verlieren (keine dauerhaften Zustände, da empfindlich auf Abrieb, Alterung und Temperatureinflüsse).

   Die übrigen Behandlungsverfahren wie Nitrieren, Cadmieren oder Verchromen und Vernickeln betreffen stets die ganze Schraube, so daß die für das Gewinde an sich positiven Eigenschaften sich am Schraubenkopf negativ auswirken.

   Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, eine Schraube zu finden, die sich leicht eindrehen (anziehen) läßt und dabei optimale Verspannkräfte erzeugt, aber dennoch einen guten Sicherungseffekt gegen unbeabsichtigtes Lösen besitzt und die darüber hinaus zusätzlich besonders korrosionsfest ist.

   Diese Aufgabe wird durch die in dem Patentanspruch 1 beschriebene Schraube erfüllt Der Kopf der Schraube ist mit einer insbesondere duch Phosphatieren erzeugten 1 bis 20 um, insbesondere 1 bis 4 um starken Zink-oder Mangan-Phosphatschicht versehen. Die Stärke der Phosphatschicht ist so gewählt, daß der Schraubenkopf gerade von einer minimal dicken Schicht bedeckt wird.

   Die Phosphatschicht dient dazu, ein Fressen des Schraubenkopfes beim Anzugsvorgang gerade noch mit ausreichender Sicherheit zu vermeiden. Jedoch ist die Schichtstärke vorzugsweise so gering, daß der bei steigender Temperatur auftretende Effekt des Reibbeiwertabfalls wirkungsvoll vermieden wird.

   Der Schaft der Schraube bzw. das Gewinde wird mit einer stromlos abgeschiedenen Nickel-Phosphor-Legierung versehen, die eine Stärke von etwa 1 bis 20 um haben kann. Bei diesen Schichtstärken erreicht man eine ausreichende Verminderung des Reibbeiwertes und einen guten Korrosionsschutz. Höhere Schichtstärken sind prinzipiell möglich, bringen jedoch keinerlei Vorteile mehr.

   Die Erzeugung der Phosphatschicht am KopF der Schraube erfolgt nach den gängigen Zink- bzw. Mangan-Phosphatierungsverfahren, die dem Fachmann allgemein bekannt und z. B. in Rausch, »Die Phosphatierung von Metallen«,. Leuze-Verlag, 7968 Saulgau/Württ.

   (1974) beschrieben sind. Die Herstellung der Nickel-Phosphor-Legierung am Schaft bzw. Gewinde der Schraube erfolgt durch stromlose Vernickelung aus einer wäßrigen Nickelsalzlösung mit Hilfe eines phosphorhaltigen Reduktionsmittels, z. B. Natriumhypophosphit. Aufgrund des Reaktionsablaufes wird Phosphor aus dem Reduktionsmittel in die Schicht mit eingebaut Der Phosphoranteil in der Schicht liegt je nach der Badzusammensetzung zwischen 3 und 15%.

   Beschrieben ist die Erzeugung derartiger Nickel-Phosphor-Legierungen z. B. in mav, Maschinen, Anlagen, Verfahren, 4-1982, S. 32 bis 36 (Konradin-Verlag, 7022 Leinfelden-Echterdingen).

   Bei besonders hohen Anforderungen an die Korrosionsfestigkeit des Schraubenkopfes kann der Schraubenkopf auch verzinkt werden, da auch Zinkoberflächen relativ hohe Reibbeiwerte verursachen. In diesem Fall ist es auch möglich, erst die gesamte Schraube zu verzinken und anschließend die Nickel-Phosphor-Legierungsschicht auf den Schaft bzw. Gewinde zu erzeugen, günstiger ist es jedoch, lediglich den Schraubenkopf-Schaftübergang zu verzinken, weil die Schichtdikken besser steuerbar sind und Wechselwirkungen ausgeschlossen werden.

   Die erfindungsgemäße Schraube zeichnet sich durch eine Reihe von positiven Eigenschaften aus, die in dieser Häufung bisher unbekannt waren: Einmal besitzt sie am Gewinde einen besonders niedrigen Reibbeiwert so daß unter definierten Anzugsmomenten Schraubenverspannkräfte mit besonderer Genauigkeit und relativ hoher Ausnutzung eingestellt werden können; zum anderen ist jedoch der Kopf der Schraube mit einem relativ hohen Reibbeiwert versehen, so daß ein besonders guter Sicherungseffekt gegen unbeabsichtigtes Lösen der Schraube vorhanden ist, ohne daß jedoch der Kopf beim Anziehen fressen kann. Darüber hinaus sind die Schrauben noch mit einem sehr guten Korrosionsschutz versehen, so daß die Schraubenverbindung auch dann noch leicht gelöst werden kann, wenn die Verbindung längere Zeit einer aggressiven Umgebung ausgesetzt war. Besonders vorteilhaft ist jedoch der Einsatz bei über elastischen Anzugsverfahren (Drehwinkel- und streckgrenzgesteuerter Anzug bei Präzisionsverbindungen), da hier die größere Streuung durch z. B. extrem hohe Unterkopfreibbeiwerte ohne Einfluß ist.