Direktverschraubungen in Leichtmetall

Technik/Mechanisches Fügen

Als wertvolle Unterstützung bietet Ejot für Konstrukteure und Entwickler Prognoseprogramme für die Vor-Auslegung von Direktverschraubungen an. Mit diesen Tools können Verschraubungsparameter abhängig von Werkstoffen und Konstruktionsparametern berechnet werden.

05. Februar 2013
Ejot Altra Calc: Prognoseprogramm für die Ejot-Altracs-Plus-Schraube
Bild 1: Direktverschraubungen in Leichtmetall (Ejot Altra Calc: Prognoseprogramm für die Ejot-Altracs-Plus-Schraube )

Ejot-Altracs-Plus-Schrauben sind spezielle selbstfurchende Verbindungselemente für maximale Festigkeit der Verschraubung in Leichtmetall-Werkstoffen bis zu einer Härte von 140 HB. Auf Basis eines umfangreichen Forschungs- und Entwicklungsprogramms entstand das speziell für diesen Schraubentyp entwickelte Prognoseprogramm ›Ejot Altra Calc‹.

Basierend auf der VDI 2230 existieren heute bereits zahlreiche leistungsfähige Berechnungsprogramme im Markt. Deren Anwendungsfelder beschränken sich jedoch auf die Berechnung metrischer Schraubverbindungen. Für die Kalkulation selbstfurchender Schraubverbindungen sind die Richtlinien der VDI 2230 nur bedingt anwendbar. Insbesondere der Prozess des Gewindefurchens und die spezifischen Eigenschaften der direkt verschraubten Werkstoffe werden dort nicht berücksichtigt. Zu diesen Werkstoffen zählen auch die verschiedenen Leichtmetalle wie Aluminium und Magnesium.

Mit der Entwicklung des Prognoseprogramms Altra-Calc hat sich Ejot als ein Marktführer auf dem Gebiet der Direktverschraubung dieser Problematik angenommen, um den Kunden eine optimale Hilfestellung für die Konstruktion anbieten zu können. Entstanden ist ein leistungsfähiges und präzises Berechnungswerkzeug, das sich bereits in zahlreichen Anwendungen bewährt hat sowie Gegenstand fortlaufender Optimierung und Weiterentwicklung ist.

Dimensionierung der Schraubstelle

Für die Dimensionierung der Schraubstelle rechnet Altra Calc standardmäßig mit der Konstruktionsrichtlinie der Ejot-Altracs-Plus-Schraube. In der Praxis ergeben sich allerdings häufig Abweichungen von diesen Vorgaben. Die Auswirkungen dieser Abweichungen lassen sich innerhalb realistischer Grenzen mit dem Programm simulieren. Durch die Anbindung einer Werkstoffdatenbank kann aus einer Vielzahl verschiedener Leichtmetalllegierungen für die Berechnung der Schraubverbindung ausgewählt werden.

Vorspannkraftorientiertes Konstruieren

Die Vorspannkraft, Qualitätsmerkmal einer Schraubverbindung, ist die zentrale Größe für die Berechnung. Unter Angabe der Vorspannkraft sowie der Kenntnis des Einschraub- und des Klemmteilmaterials kann ermittelt werden, mit welcher Schraubenabmessung und welchem Anziehdrehmoment die vorgegebene Vorspannkraft prozesssicher erreicht werden kannn. Auch eine reversible Berechnung, die Vorgabe des Anziehmoments zur Ermittlung der Vorspannkraft, ist möglich.

Simulation von Oberflächen- und Gleitmitteleinflüssen

Insbesondere bei der Direktverschraubung in Leichtmetalle ist der Einfluss der Schraubenoberfläche auf die resultierenden Drehmomente und Vorspannkräfte signifikant. Im Prognoseprogramm Altra Calc sind 14 verschiedene Schraubenoberflächen hinterlegt, die sich optional mit verschiedenen Gleitmitteln kombinieren lassen. Wiederum in Kombination mit dem verschraubten Material und dem Kopfauflagematerial werden die entsprechenden Reibbeiwerte ermittelt, die letztlich für die Berechnung der Drehmomente und Vorspannkräfte herangezogen werden.

Ejot Altra Calc kann verschiedene Versagensarten (etwa Überdrehen, Schraubenbruch) und deren Eintrittszeitpunkte (zum Beispiel Vorspannkraft beim Überdrehen, Auszugskraft) berechnen. Durch deren Kenntnis ist es möglich, optimale Montageparameter durch das Programm festzulegen, um Fehlerrisiken zu minimieren und eine prozesssichere Verschraubung zu gewährleisten.

Ermittlung optimaler Montageparameter

Diese und weitere Funktionen zur Vorausberechnung der Schraubverbindung führen zu einer deutlichen Reduktion der Entwicklungszeit und folglich auch zu signifikanten Kosteneinsparungseffekten in der Konstruktion. Aufgrund der Berechnungsmöglichkeit können diese Einsparpotenziale frühzeitig erkannt und genutzt werden. Eine Überdimensionierung der Schraubverbindung wird vermieden, Material und damit Gewicht werden eingespart. Zeitaufwendige und kostenintensive Versuche am Bauteil werden somit auf ein Minimum reduziert.

Darüber hinaus bietet Ejot im Internet einen kostenlosen Berechnungsservice an. Nach der erforderlichen Registrierung können über ein Online-Formular Berechnungsanfragen an die Verbindungstechnikspezialisten von Ejot gestellt werden. Fachkundige Mitarbeiter führen die Berechnungen durch und senden dem Auftraggeber die Berechnungsergebnisse in Form eines ausführlichen Berichts per E-Mail zurück.

Zahlen & Fakten

Ejot ist eine mittelständische Unternehmensgruppe im Bereich der Verbindungstechnik.

Die Keimzelle der heutigen Ejot-Gruppe ist die frühere Schraubenfabrik Adolf Böhl im westfälischen Berghausen. Mit der Zeit führten Wachstum, Unternehmenszukäufe und Diversifikationen zu einem Unternehmensverbund, der heutigen Ejot-Gruppe.

Von über 2100 Beschäftigten entfallen ungefähr 1400 auf die deutschen Standorte, weitere etwa 700 Mitarbeiter(innen) sind in internationalen Gesellschaften tätig.

Erschienen in Ausgabe: 01/2013