4. Herstellung

• 4.1 Herstellung von Schrauben und Muttern
  
• 4.2 Spanlose Formung - Kaltformung
  
• 4.3 Spanlose Formung - Warmformung
  
• 4.4 Spanende Formung
  
• 4.5 Waermebehandlung
  • 4.5.1 Vergueten
    
  • 4.5.2 Einsatzhaerten
    
  • 4.5.3 Glue

Prinzipielle Herstellungsverfahren

Abb. M:übersicht über die verschiedenen Herstellungsverfahren

Es stehen prinzipiell mehrere Moeglichkeiten der Herstellung von Verbindungselementen zur Verfügung. In der Praxis hat sich die Kaltumformtechnik durchgesetzt. Der überwiegende Teil wird auf diese Weise hergestellt. Dennoch haben die anderen Verfahren durchaus ihre Berechtigung, so wird die Warmformung in groeβeren Abmessungsbereichen eingesetzt und die spanende Formung bei Sonderschrauben und Zeichnungsteilen.

4.2 Spanlose Formung - Kaltformung

Dieses Verfahren wird eingesetzt bei:

• Groβserienfertigung
• Abmessungen bis ca. M30
• kleinen und mittleren Stauchverhaeltniss

Dieses Verfahren wird eingesetzt bei:

• der Fertigung von groβen Abmessungen. Hier werden die Umformkraefte so groβ, daβes sinnvoller ist eine Warmumformung an Stelle einer Kaltumformung durchzufuehren. Eine in der Praxis haeufig eingesetzte Grenze liegt bei M30.
• groβen Stauchverhaeltnissen. Hier kann die Kaltumformtechnik nicht eingesetzt werden, da durch die eintretende Kaltverfestigung das Umformverhaeltnis begrenzt wird. Diese Kaltverfestigung wird bei der Warmumformung verhindert.
• hohen Verformungswiderstand des Werkstoffes. Es waeren somit sehr groβe Kraefte bei der Kaltformung notwendig

Dieses Verfahren wird wegen der Weiterentwicklung der spanlosen Umformung immer weiter zurueckgedraengt. Es wird noch vor allem im hochfesten Bereich zum Schneiden der Innengewinde und zur Fertigbearbeitung eingesetzt.

Es gibt eine Reihe von verschiedenen Waermebehandlungsverfahren. Diese werden auch für Verbindungselemente eingesetzt, damit diese den in der Praxis auftretenden Beanspruchungsarten ueberhaupt standhalten koennen. Die notwendigen mechanischen Eigenschaften, wie geforderte Zugfestigkeit und Streckgrenze, werden durch diese Verfahren erreicht.

Bei der Herstellung von Schrauben kommen vor allem die Waermebehandlungsverfahren Vergueten, Einsatzhaerten und Glühen zum Einsatz. Das Gefüge wird bei den jeweiligen Verfahren so veraendert, daβ die geforderten mechanischen Eigenschaften entstehen.

Das Vergüten ist für Schrauben ab der Festigkeitsklasse 8.8 nach DIN EN ISO 898 Teil 1 und für Muttern nach DIN EN 20898 Teil 2 ab der Festigkeitsklasse 05, 8 ( >M16) vorgeschrieben. Die Kombination aus "Haerten" mit anschlieβendem "Anlassen" nennt man Vergüten.

Die Schraube wird u. a. in Abhaengigkeit seines Kohlenstoffgehaltes auf eine bestimmte Temperatur erwaermt und laengere Zeit gehalten. Dabei wird das Gefüge umgewandelt. Durch anschlieβendes Abschrecken (Wasser, Oel, usw.) wird eine groβe Haertesteigerung erreicht.

Der glasharte und somit sproede Werkstoff ist in diesem Zustand nicht in der Praxis einsetzbar. Es muβ der Werkstoff auf eine in der Norm festgelegten Mindesttemperatur nochmals erwaermt werden, um die Verspannungen im Gefüge zu reduzieren. Durch diese Maβnahme verringert sich zwar die zuvor gewonnene Haerte (diese liegt aber noch deutlich über den Werten des unbehandelten Werkstoffes), aber man erreicht eine groeβere Zaehigkeit.

Dieses Verfahren ist somit ein wichtiges Hilfsmittel der Hersteller, um Schrauben so zu fertigen, daβ sie den von der Praxis geforderten Ansprüchen gerecht werden koennen.

Dieses Verfahren findet u. a. bei Blech- und Bohrschrauben, gewindefurchenden (Gefu-1 und Gefu-2) und selbstbohrenden (Pias) Schrauben Anwendung. Hierbei ist eine groβe Oberflaechenhaerte entscheidend, damit diese Schrauben in der Lage sind ihr Gewinde selbsttaetig herzustellen.

Es werden Staehle mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,05 bis 0,2% verwendet. Diese werden erwaermt und in einer Kohlenstoff abgebenden Atmosphaere (z. B. Methan) laengere Zeit gehalten. Der Kohlenstoff diffundiert in die Randzonen ein und erhoeht somit lokal den Kohlenstoffgehalt. Diesen Vorgang bezeichnet man als Aufkohlen. Anschlieβend wird der Werkstoff abgeschreckt und somit in den Randzonen gehaertet. Dies hat den Vorteil, daβ die Oberflaeche sehr hart ist, aber dennoch genügend Zaehigkeit im Kern der Schraube vorhanden bleibt.

Es gibt eine Reihe verschiedener Glühverfahren, die jeweils andere Auswirkungen auf das Gefüge und die Spannungszustaende im Werkstoff haben. Ein sehr wichtiges Verfahren im Zusammenhang mit Verbindungselementen ist das Spannungsarmglühen (Erwaermen auf ca. 600°C und laengeres Halten). Die bei der Kaltumformung entstandene Kaltverfestigung kann durch Spannungsarmglühen rückgaengig gemacht werden. Dies ist besonders wichtig für Schrauben der Festigkeitsklassen 4.6 und 5.6, da hier eine groβe Dehnung der Schraube vorhanden sein muβ.