Schraube furcht sich selbst ins Getriebe

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Schraube furcht sich selbst ins Getriebe

Die gewindefurchende Schraube Taptite 2000 reduziert die Verbindungskosten des untersuchten Getriebegehäuses um 15,8 % Bilder: Arnold Umformtechnik
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Magna Powertrain und Arnold Umformtechnik legen eine Untersuchung vor, wonach in Verteilergetrieben die metrische durch eine gewindefurchende Schraube Taptite 2000 ersetzt werden kann. Der Effekt: um 16 % gesenkte Kosten.
Über die Anforderungen an gewindefurchende Schrauben in Aluminium-Legierungen gibt es eine Studie, die jetzt die Arnold Umformtechnik GmbH & Co. KG aus Forchtenberg-Ernsbach veröffentlicht hat. Die Fügetechniker von Arnold und die Ingenieure des weltweiten Automobilzulieferers Magna Powertrain AG & Co. KG kommen darin übereinstimmend zum Schluss, dass in Verteilergetriebe-Anwendungen die gewindefurchende Schraube Taptite 2000 problemlos die metrische Variante ersetzen kann. Da die Schraube ihr Mutterngewinde selbst furcht, entfällt die Gewindefertigung ganz – und damit die dafür anfallenden Kosten inlusive Invest, die um ein Vielfaches über den Materialkosten der Schrauben liegen sollen. Zudem böten kaltumgeformte Mutterngewinde technische Vorteile hinsichtlich Auszugsverhalten und Abriebfestigkeit.
Arnold Umformtechnik zufolge weisen die umfangreichen Einschraubversuche ein „relativ homogenes Vorspannkraftfenster“ für Erst- und Wiederholverschraubungen nach. Verwendet wurden Taptite-2000-Schrauben der Festigkeitsklasse 10.9 zum Einschrauben in AlSi9Cu3-Legierungen. Selbst bei maximaler Kernlochtoleranz würden akzeptable Losbrechmomente erreicht: Für das Verhältnis von Losdrehmoment zum Anziehmoment liegen die Werte in der Untersuchung oberhalb 0,53. Nach VDA 235-203 gelten jedoch bereits Werte größer 0,4 als unkritisch.
Auch unter Temperatureinfluss hätten die gewindefurchenden Schrauben ihre Leistungsfähigkeit bestätigt. Trotz unterschiedlicher Temperaturen bleibe der Vorspannkraftabfall des verschraubten Verteilergetriebegehäuses auf einem niedrigen Niveau. Die Autoren der Studie stellen hier „keinen signifikanten Unterschied“ zwischen gewindefurchender und metrischer Schraube fest. Außerdem reduziere das dreieckförmige Profil der Taptite 2000 (gegenüber herkömmlich runden Profilen) die Furchmomente von 30 Nm auf 12 Nm, so dass selbst bei einer zu erwartenden Streuung der Furchmomente eine prozesssichere Verschraubung mit minimaler Nacharbeitsrate sichergestellt sei.
Die dynamischen Ergebnisse unter Temperatureinfluss haben laut Studie außerdem gezeigt, dass bei Stahlschrauben und Alu-Mutternmaterial der Einfluss der Betriebskraft unwesentlich sei. Aufgebrachte Betriebskräfte bis 6 kN konnten in den Tests die Vorspannkraft nicht verringern. Dieses Ergebnis ermöglicht es, die Schraubendimensionen um mindestens eine Größe zu reduzieren, wie es heißt – was sich positiv auf die Herstellkosten und auf das Gesamtgewicht auswirkt.
Optimierte Aluminiumlegierungen – wie GD-AlSi9Cu3 – bieten nach Aussage der beiden Studienleiter Christian Hinteregger, Magna Powertrain, und Thomas Jakob, Arnold Umformtechnik, ein umformgünstiges Mutterngefüge, das in Verbindung mit dem dreieckförmigen Schaftquerschnitt des Taptite-Systems niedrige Furch- und hohe Überdrehmomente bereitstellt. Der Abstand zwischen den beiden Parametern sorge für höhere und gleichzeitig gering gestreute Vorspannkräfte.
Arnold Umformtechnik geht davon aus, dass sich die gewindefurchende Schraube schon bald gegen ihr metrisches Pendant durchsetzen wird. Auch im Getriebe und Motorenbau wird sie, so heißt es, ihre Verarbeitungs- und Kostenvorteile voll ausspielen. os
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