Direktverschraubung von Space-Frame-Strukturen bei einseitiger Zugänglichkeit

Gleich rein ins Blech

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Musste früher bei einseitiger Zugänglichkeit von Bauteilen noch vorgelocht werden, kann man jetzt darauf verzichten. Auch dem Problem eines schwachen Muttern- gewindes bei Dünnblechschrauben hat man sich mit einem asymmetrischen Flankenwinkel erfolgreich angenommen.

Space-Frame-Strukturen stellen aufgrund der Mischbauweise und vielfach einseitigen Zugänglichkeit hohe Anforderungen an die Fügetechnik: Wurden beim Fügen der FDS-Schraube von Ejot im Audi TT die zu verklemmenden Bauteile noch vorgelocht, hat man beim Audi R8 darauf verzichtet. Die Fügeparameter wurden angepasst und die Geometrie der Schraube unterhalb ihres Kopfs optimiert, da ein geringer Anteil des Werkstoffs der Einschraubrichtung entgegen fließt. Nahm in der Vergangenheit das Durchgangsloch diesen aufsteigenden Durchzug auf, wird er jetzt durch den erhöhten Freiraum unterhalb des Schraubenkopfes aufgenommen. Zum Fügen wird die Schraube über eine automatische Zuführung in das Mundstück des roboterunterstützten Schraubsystems zugeführt. Vor dem Start des eigentlichen Schraubvorgangs, drückt ein Niederhalter auf die Fügestelle, wodurch eine Spaltbildung zwischen beiden Bauteilen während der Verschraubung minimiert wird. Beim Aufbringen der Axialkraft wird gleichzeitig die Spindeldrehzahl hochgefahren. Die Spitze der Schraube durchdringt die Bauteile und formt spanlos ein metrisches Mutterngewinde. Bei Erreichen der Kopfauflage wird der Anteil des zuvor aufsteigenden Mate- rials vom Schraubenkopf aufgenommen. Bis zum Erreichen des Anziehdrehmoments zieht die Schraube beide Bauteile zusammen und sorgt aufgrund ihres hohen Gewindetraganteils für eine höherfeste Verbindung.

Die Materialanordnung bei der Verschraubung ohne Vorlochen sollte „Dünn in Dick“ oder „Weich in Hart“ sein, da sich dann höhere Anziehdrehmomente darstellen lassen und die Spaltbildung zwischen den Bauteilen minimiert wird. Die Schraube kann zerstörungsfrei wieder gelöst werden, was insbesondere für den Reparaturfall und beim Recycling von Vorteil ist. Auf diese Weise werden beim Audi R8 310 FDS-Schrauben ohne Vorlochung vollautomatisch im Karosserie-Rohbau gefügt.
Muttergewinde kein Schwachpunkt mehr
Auch die prozesssichere Montage vorgelochter, dünner Bleche ist ein Problem im Bereich lösbarer Verbindungen. Handelte es sich früher oft um Blechdicken von 1 mm und mehr, haben sich die Bereiche heute immer mehr reduziert. Dadurch und Einhaltung der DIN 7975 entsteht das Problem, dass die Dicke der zu verbindenden Bauteile mindestens der Steigung der verwendeten Blechschraube entsprechen muss.
In den vergangenen Jahren haben sich sogenannte Dünnblechschrauben am Markt durchgesetzt. Diese haben ein metrisches 60°-Gewinde und oft eine konische Spitze. Da aber meist das geformte Mutterngewinde den Schwachpunkt der Verbindung darstellt und nicht die Schraube, hat Ejot sich diesem Thema angenommen. Ergebnis ist die „Sheettracs“ mit ihrem 45° (30°/15°) asymmetrischen Flankenwinkel, die aufgrund der geringeren Materialverdrängung ein stabileres Mutterngewinde im Einschraubblech erzeugt. Dadurch wird das Drehmomentniveau der Verschraubung erhöht und eine mehrfach Wiederholmontage ermöglicht.
Weiterer Vorteil des verstärkten Mutterngewindes ist die Möglichkeit der Vereinheitlichung von Anziehdrehmomenten. Bedingt durch den großen Schraubkanal können Bleche unterschiedlicher Dicke mit einem einheitlichen Anziehdrehmoment verbunden werden. Im unteren, konischen Bereich der Schraube dreht sich der Flankenwinkel um, wodurch der entstehende Durchzug überwiegend in Einschraubrichtung ausgebildet wird. Die unrunde Gewindeformzone sorgt für ein einfaches, zentriertes Ansetzen, die erhöhten Gewindebereiche für sicheres Eindringen in den Blechwerkstoff. Der kreisrunde Querschnitt im oberen, tragenden Gewinde erzielt eine höhere Flankenüberdeckung im Gegensatz zu unrunden Gewindegeometrien im Einschraubblech. Die metrische Steigung der Sheettracs ermöglicht eine Austauschbarkeit mit metrischen Schrauben.
Ejot; Telefon: 02752 109-187; E-Mail: drunkel@ejot.de
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