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Unversehrter Faserverlauf steigert Festigkeit

Gewindeherstellung: Geformt ist günstiger als geschnitten
Unversehrter Faserverlauf steigert Festigkeit

Untersuchungen belegen die hohe Festigkeit geformter Gewinde. Der Prozess selbst bringt den Vorteil: Beim Gewindeformen bleibt der Faserverlauf im Material unversehrt (Bilder: Trumpf)
Geformte Gewinde für Schraubverbindungen bieten eine wirtschaftliche Alternative zu geschnittenen. Auch Einpress- und Schweißmuttern schneiden weniger günstig ab.

Für Schraubverbindungen im Blech werden in der Praxis noch häufig Einpress- und Schweißmuttern eingesetzt. Dabei bietet das Gewindeformen auf Stanz- und Stanz-Laser-Kombimaschinen eine gleichwertige, kostengünstige und oftmals stabilere Alternative.

Untersuchungen im Stanzapplikationszentrum der Trumpf Werkzeugmaschinen GmbH + Co. KG, Ditzingen, belegen, dass geformte Gewinde vor allem aufgrund ihrer hohen Festigkeit eine besonders gute Qualität besitzen. Folgendes wurde ermittelt:
  • Die Festigkeit geformter Gewinde in Stahlblechen ist höher als die geschnittener. Dies gilt selbst, wenn das Kernloch des geschnittenen Gewindes über den gesamten Querschnitt zylindrisch ist.
  • Gewindeformen ist gegenüber dem Einsatz von Schweiß- und Einpressmuttern eine kostengünstige und mindestens gleichwertige Alternative.
  • In dünnen Blechen bieten Durchzüge die Möglichkeit, normgerechte Gewinde herzustellen.
  • Geformte Gewinde sind lehrenhaltig und erfüllen die Norm.
„Es wird einfach noch zu oft verkannt, welches Potenzial zur Kostenreduzierung hier liegt“, sagt Stefan Büttner, Produktmanager Stanz- und Kombimaschinen bei Trumpf. „Konstrukteure können Schraubverbindungen nicht einfach anhand von Tabellen mit Festigkeitsklassen auswählen. Und dass sie notwendige Daten von einem Hersteller erhalten, ist nicht selbstverständlich. Daher wird nach wie vor häufig auf geschnittene Gewinde oder Einpress- und Schweißmuttern zurückgegriffen.“ Mit den Informationen, die Trumpf zur Verfügung stelle, eröffne sich für die Konstruktion vielfach die Möglichkeit, geformte Gewinde einzusetzen.
Gewinde in hoher Qualität sollen sich beispielsweise auf Trumpf-Maschinen schnell und kostengünstig herstellen lassen. Entscheidend hierfür sind die integrierte Schmiereinrichtung und die über die Rotationsachse des Stanzkopfes programmierbare Formgeschwindigkeit.
Beim Eindrehen des Gewindeformers in ein vorgestanztes Kernloch wird der Werkstoff spanlos kaltumgeformt, und die Gewindegänge werden in ihre Form gepresst. Im Gegensatz zu geschnittenen Gewinden zeigen geformte als Qualitätsmerkmal an der Spitze eine kleine Kerbe. Selbst, wenn das Kernloch für ein geschnittenes Gewinde gebohrt und folglich über die gesamte Gewindelänge zylindrisch ist, besitzt das geformte Gewinde in Stahlblech die höhere Festigkeit. Ein Grund hierfür ist die Festigkeitszunahme des Werkstoffs durch die Kaltumformung. Außerdem wird beim Umformen der Faserverlauf im Material im Gegensatz zum Gewindeschneiden nicht unterbrochen.
Geformte Gewinde erreichen die Festigkeitswerte von Muttern mit Regelgewinde nach DIN EN 20898, Teil 2, mit Festigkeitsklasse 8 oder, in höherfesten Stahlblechen, bis Festigkeitsklasse 10. Ein optimierter Stanzdurchmesser für das Kernloch steigert die Festigkeitsklasse zusätzlich.
Um die effektive Gewindelänge in dünnem Blech zu vergrößern, bieten sich Durchzüge als konstruktives Mittel an. Diese bewirken – ebenso wie eine höhere Blechdicke – eine gesteigerte Gewindefestigkeit.
Auch im Vergleich zu Schweißmuttern nach DIN 929 machen die geformten Gewinde das Rennen. Die in normalfesten Stahlblechen erreichte Festigkeit für Muttern der Klasse 8 liegt durchweg über der vorgeschriebenen Festigkeit für Schweißmuttern. Dass die geformten Gewinde zudem eine kostengünstige Alternative sind, zeigte die Umstellung verschiedener Bauteile bei Trumpf von Schweißmuttern auf geformte Gewinde: Es ergaben sich Einsparungen von bis zu 0,50 Euro pro Gewinde. re
Pro Gewinde bis zu 50 Euro-Cent eingespart
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