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Vorspannkraft in einer lösbaren Verbindung

Schrauben dienen zahlreichen Montageaufgaben und müssen prozesssicher montiert werden können. Schraubverbindungen gibt es in sehr vielfältigen Ausführungen. Sie zeichnen sich durch eine hohe Belastbarkeit und ein zerstörungsfreies Lösen der Verbindung aus.

Damit es zu keinen Beschädigungen an Gewinden oder Bauteilen kommt, darf es bereits beim Schraubvorgang zu keinen unverhältnismäßigen Krafteinwirkungen kommen. BSH zeigt Ihnen eine Reihe qualifizierter Anzugsverfahren, mit denen keine übermäßige Kraft auf die Achse eines Rotationskörpers wirkt.

Mit Gewindeverbindungen sollen Bauteile möglichst fest miteinander verbunden werden. Bei Bedarf muss sich die Verbindung auch einfach wieder lösen lassen.

Man versucht daher, eine große axiale Kraft in der Verbindung zu erzielen. Für die Auslegung der Bauteile z.B. nach VDI 2230 ist diese sogenannte Vorspannkraft der entscheidende Faktor. 

Reibverluste

Reibverluste

Während des Schraubvorganges geht ein großer Teil der aufgebrachten Energie durch Reibungsverluste verloren. Ursache sind die unter Druck stehenden Kontaktflächen der Gewinde sowie der Kopfauflage. Hier spielen die Oberflächenrauigkeit und der Schmierzustand die entscheidende Rolle. Bei den vom VDA vorgegebenen Reibwerten von µ = 0,09 bis 0,15 liegt der Verlust bei 85% bis 90% der investierten Energie.

Höhe der Vorspannkraft - Einfache Aufgabe – Schwierige Lösung

Die Vorspannkraft ist der zentrale Aspekt der Auslegung, aber sie kann in den meisten Fällen nicht direkt gemessen werden. Es gibt Lösungen mit Ultraschallmessungen, allerdings sind diesen Verfahren technische Grenzen gesetzt und mit zusätzlichem Aufwand verbunden. Man muss daher mit Messgrößen arbeiten, die zur Verfügung stehen. Das sind Drehmoment, Drehwinkel und die Steigung des Schraubverlaufes. 

Reibwertfenster und Reibwertprüfung

Reibwertfenster und Reibwertprüfung

Der Reibwert der beteiligten Bauteile kann nur innerhalb relativ weiter Grenzen eingestellt werden, im sog. Reibwertfenster. Zudem sind die nach DIN EN ISO 16047 ermittelten Daten reine Laborwerte, die mit standardisierten Prüfbedingungen ermittelt wurden. Um den Reibwert der realen Anwendung zu prüfen, müssen die Bauteile auf einem Prüfstand geprüft werden, was mit einem erheblichen Aufwand verbunden ist. Die Reibwertprüfung kurzer Gewindeteile ist ein weiteres Problem, die Prüfstände setzen eine Mindestlänge voraus.

Drehmomentsteuerung

Bleibt man bei der einfachsten Lösung, indem man nur das Drehmoment für den Montageprozess vorgibt, kommt es allein wegen der Reibungsverluste zu erheblichen Schwankungen der Vorspannkraft. Um die auftretenden Kräfte auf die Verschraubung im Anwendungsfall sicher beherrschen zu können, müssen die Bauteile überdimensioniert werden. Es muss sichergestellt sein, dass auch bei hoher Reibung noch genügend axiale Kraft aufgebaut wird. Auf der anderen Seite darf das Verbindungselement nicht versagen, wenn bei niedriger Reibung eine sehr hohe Vorspannkraft aufgebaut wird. Insgesamt ist damit das klassische, drehmomentgesteuerte Anziehen mit vielen Unwägbarkeiten und Nachteilen behaftet.

Begleitende Dienstleistungen

Use Cases

BSH cold forming®: Gleitschuhe wirtschaftlich herstellen

BSH cold forming®: Gleitschuhe wirtschaftlich herstellen

In Hydraulikmotoren kommen sogenannte Gleitschuhe aus hochfestem Stahl zum Einsatz, die extremen Belastungen standhalten müssen. Klassischerweise werden Gleitschuhe im Drehverfahren hergestellt, welches jedoch nicht optimal für diesen Anwendungsfall geeignet ist. Der hohe Spananteil und die komplizierte Bearbeitung des harten, vorvergüteten Materials ziehen erhebliche Kosten mit sich. BSH hat einen wirtschaftlicheren Ansatz gefunden.

BSH cold forming®: Ventilkörper pressen statt spanen

BSH cold forming®: Ventilkörper pressen statt spanen

In hydraulischen Systemen muss der Innendruck reguliert werden, um Sicherheitsanforderungen gerecht zu werden. Lastspitzen werden mit Überdruckventilen aufgefangen, deren Körper in der Regel spanend im Drehverfahren hergestellt werden. Um eine spanende Bearbeitung mit aufwendiger Innengeometrie realisieren zu können, setzt man klassischerweise auf Automatenstähle. BSH hat dieses Problem gelöst. BSH hat einen Weg zur wirtschaftlichen Produktion des Ventilkörpers gefunden und produziert in mittels Kaltumformung in Kombination mit einer passenden Nachbearbeitung her.

Bauteile in Kaltumformung produzieren lassen - jetzt anfragen!

Als spezialisiertes Fertigungsunternehmen für Metallbauteile zählt Bilstein & Siekermann seit mehr als 60 Jahren zu den etablierten Größen im europäischen Raum. Das Produktionsverfahren der Kaltumformung eröffnet dabei vielfältige Möglichkeiten in Sachen Effizienz, Prozesssicherheit und Präzision. Wenn Sie an weiteren Informationen zur Kaltumformung oder an unseren Leistungen als Technologie- und Entwicklungspartner interessiert sind, nehmen Sie gerne Kontakt zum BSH Team auf. Wir freuen uns auf Ihre Anfrage.

 

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