21. SEPTEMBER 2017

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Dünne Bleche fügen


Das Fügen dünner Bleche spielt in vielen Branchen eine wichtige Rolle – sei es in der Automobil- und Zulieferindustrie oder bei den Herstellern weißer Ware. Um dünne Materialien, deren Stärke 0,25 mal dem Nenndurchmesser oder weniger beträgt, sicher zu verschrauben, waren bislang zusätzliche Fügeelemente notwendig. Damit macht Arnold Umformtechnik jetzt Schluss.

Die neue Dünnblechschraube Sheetite gehört zu den gewindeformenden Schrauben und dient zum Verschrauben vorgelochter Bleche. Während des Einschraubens verdrängt die Sheetite mit ihrem gewindeformenden Bereich Material und formt sich selbstständig ein Mutterngewinde. Je nach Art der Vorlochung verdrängt sie dabei Material in Fügerichtung, wodurch sich die Einschraubtiefe im Vergleich zur ursprünglichen Blechstärke vergrößert.

Gleichzeitig nimmt die Anzahl der tragenden Gewindegänge im Gewindedurchzug zu. Jan Büchle, bei Arnold in der Abteilung für Forschung und Entwicklung tätig, beziffert das Mehr an Einschraubtiefe abhängig von der Blechstärke auf bis zu 60 Prozent. „Im weiteren Fügeverlauf steht nach dem vollständigen Einschrauben und Erreichen der Kopfauflage ein höherer Materialanteil gegen die Überlastung der Schraubverbindung zur Verfügung“, erläutert er.

Auch im Hinblick auf verkürzte Durchlaufzeiten sowie optimierte Prozessabläufe sei die Fügetechnik ein erster Ansatzpunkt, so Büchle weiter: Neue Verbindungselemente müssen zum einen fortbestehende Prozesssicherheit gewährleisten. Zum anderen sollen Fügeverfahren die Verarbeitungszeit verkürzen oder vorgelagerte Prozessschritte einsparen. „Beides schaffen wir mit Sheetite. Das Blech muss lediglich vorgelocht werden. Muttern oder andere Hilfsfügeelemente entfallen komplett.“

Auswahlkriterien für Dünnblechschrauben
Sheetite ist zum Verschrauben von zwei oder mehr aufeinanderliegenden plattenförmigen Bauteilen mit einem Gesamtverbund von 0,5 mal dem Nenndurchmesser oder weniger vorgesehen. Dieser Verbund besteht mindestens aus einem obenliegenden Klemmteil mit Durchgangsloch sowie einem untenliegenden vorgelochten Einschraubteil mit oder ohne Durchzug.

Bei seiner Entwicklungsarbeit hat Jan Büchle die Vorteile der Dünnblechschraube untersucht: „Im direkten Vergleich mit herkömmlichen Blechschrauben kann man erkennen, dass diese aufgrund ihrer großen Gewindesteigung vermehrt während des Einschraubens kippen und sich nicht senkrecht zur Werkstückoberfläche einschrauben lassen. Dadurch entsteht keine ebene Kopfanlage auf der Werkstückoberfläche und der Schraubenkopf wird einseitig stärker belastet.“

Zudem lassen sich die Blechschrauben von Hand überdrehen, da der Werkstoff bei der geringen Einschraubtiefe nicht genügend Sicherheit für eine prozesssichere Montage bietet. Bei steigenden Materialstärken und größeren Einschraubtiefen können Konstrukteure auf herkömmliche Verbindungselemente für die Metalldirektverschraubung zurückgreifen.

Schraubengeometrie sichert Anwendungsvorteile
Mehrere Patente belegen den technischen Fortschritt, der Arnold mit dem neuen Verbindungselement gelungen ist. So treten mindestens zwei verschiedene Querschnittsformen entlang des Schraubenschafts auf. Die unterschiedlichen Querschnitte sorgen für eine Entlastung beim Einschrauben und erhöhen gleichzeitig die Sicherheit beim Anziehen. Im gewindeformenden Bereich sowie im Übergang zum tragenden Gewindebereich hat der Schraubenschaft einen polygonalen Querschnitt.

Mit zunehmender Annäherung an den Gewindeauslauf und den Schraubenkopf nimmt der Schraubenschaft im tragenden Gewindebereich einen runden Querschnitt an. Büchle führt weiter aus: „Der Gewindeauslauf bildet das Ende des tragenden Gewindebereichs zum Schraubenkopf. Bei dünnen Blechen gilt er aufgrund der geringen Einschraubtiefen und Klemmdicken als funktionskritisches Merkmal und wird so kurz wie möglich ausgeführt.“

„Wir haben Sheetite für Kunden entwickelt, die große Stückzahlen produzieren“, ergänzt Jan Büchle. „Im Falle einer Reparatur kann die gleiche oder eine andere metrische Schraube verwendet werden, da die Sheetite ein metrisches Mutterngewinde formt.“ Die Verbindungselemente lassen sich mit bestehenden Schraubanlagen verarbeiten. Aktuelle Anwendungen finden sich derzeit vor allem bei Stahlblechen. Aber auch Magnesium oder Aluminium können verschraubt werden.

Datum:
19.04.2017
Unternehmen:
Bilder:
Arnold Umformtechnik
Arnold Umformtechnik
Arnold Umformtechnik

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