DD204049A1

DD204049A1 - Unterlegscheibe und verfahren zur herstellung

Info

Publication number: DD204049A1
Application number: DD23808282A
Authority: DD
Inventors: Ottokar Escher
Original assignee: Waelzlager Normteile Veb
Priority date: 1982-03-12
Filing date: 1982-03-12
Publication date: 1983-11-16
Also published as: DE3308026A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine hochfeste Unterlegscheibe sowie auf ein Verfahren zu ihrer Herstellung und kann zusammen mit einer hochfesten Schraubenverbindung auf beinahe allen Gebieten der Technik angewendet werden. Das Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung einer Unterlegscheibe hohe Festigkeit, mit geringerem Materialaufwand im Sinne des Leichtbaues, mit erhoehtem Materialausnutzungsgrad und mit geringerem Festigungsaufwand.Gleichzeitig soll die Funktion von hochfesten Schraubenverbindungen gesteigert werden. Die Loesung besteht in einer geometrischen Optimierung der Fertigdurchmesser bestimmter Nenngroessen von Unterlegscheiben, so dass eine mehrfache Ineinander- und auf Luecke-Anordnung moeglich ist. Das Ausgangsmaterial, z.B. Bandstahl, ist dabei auf die Festigkeit hochfester Schrauben abgestimmt. Die groesste Unterlegschraube, die einer Schnittbildkombination zugrundegelegt wird und die die Dicke des Ausgangsmaterials bestimmt, hat dabei nur rund 50% der Dicke der abmessungsgleichen konventionellen Unterlegscheibe.

Description

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Titel der Erfindung

Unterlegscheibe und Verfahren zur Herstellung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf eine hochfeste Unterlegscheibe und auf ein Verfahren zu ihrer Herstellung für Schrauben hoher Festigkeit und kann als hochfeste Schraubenverbindung auf allen Gebieten der Technik angewendet werden, wo eine große Funktionssicherheit zu gewährleisten ist, wie beispielsweise im Pahrzeug- und Landmaschinenbau, Schiffsbau, Schienenfahrzeugbau, Werkzeugmaschinen- und Anlagenbau, in der Konsumgüterproduktion sowie im Individualbereich«

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Unterlegscheiben und Verfahren zu ihrer Herstellung sind in einer Vielzahl bekannt. In den letzten Jahren ist dabei die Festigkeit von Verbindeelementen, wie Bolzen, Schrauben und Muttern, ständig gesteigert worden, Unterlegscheiben sind dieser Entwicklung ,jedoch nicht gefolgt*

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Die Auflageflächen bekannter Unterlegscheiben gestatten wohl die Übertragung hoher Schraubenkräfte auf Fügeteile mit wesentlich geringerer Festigkeit, aber zwischen einer hochfesten Schraube bzw. Mutter und einer konventionellen Unterlegscheibe ist dagegen die Flächenpressung so hoch, daß diese Unterlegscheibe plastisch verformt wird, d. h., die Schraube drückt sich in die Unterlegscheibe ein. Diese plastische Deformation führt zu Verlusten an Vorspannkraft und somit zum Lockern der Schraubenverbindung.

Die Erhaltung einer möglichst hohen Vorspannkraft ist jedoch Hauptziel jeder Berechnung, Dimensionierung und konstruktiven Gestaltung von Schraubenverbindungen. Mit den konventionellen Unterlegscheiben relativ niedrigerer Festigkeit sind der Erhöhung bzw. Erhaltung der Vorspannkraft Grenzen gesetzt.

Die Dicke der konventionellen Unterlegscheiben liegt im 3ereich des 0,14 bis 0,27 fachen der betrachteten Schraubendurchmesser. Diese Dicken sind auf Grund der allgemein üblichen Festigkeit von Unterlegscheiben (etwa 300 bis 350 MPa) für die funktionellen Aufgaben auch notwendig. Eine Verringerung der Dicke der Scheiben - im Interesse eines geringeren Materialaufwandes und des Leichtbaues - ist deshalb nicht möglich.

Die Herstellung der konventionellen Unterlegscheiben erfolgt durch Stanzen. Die Materialausnutsung beträgt dabei etwa 50 %, Das bedeutet, daß die Hälfte des Materials für die Produktion von Unterlegscheiben als Abfall und damit ungenutzt anfällt»

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Die festliegenden Durchmesser und Dicken der konventionellen Unterlegscheiben gestatten es außerdem nicht, mehrere Unterlegscheiben verschiedener Großen ohne Vorarbeitsmaße ineinander anzuordnen und in einem Arbeitsgang auszustanzen· Die hierbei auftretenden absoluten Dickenabweichungen der unterschiedlichen Größen, auf ihren Hennwert bezogen, bringen Probleme bei der Herstellung und in der Anwendung der Unterlegscheiben mit sich.

Diese Problematik wird verdeutlicht am Verfahren zur Herstellung von Unterlegscheiben nach DD-PS 58 728· Hier werden aus einem dickeren Ausgangsmaterial mehrere Unterlegscheiben verschiedener Größe mit Vorarbeitsmaßen ineinander angeordnet und ausgestanzt. In einem zweiten Arbeitsgang werden diese Rohlinge auf einer anderen Maschine durch Kaltumformung auf ihre Fertigmaße gestaucht» Obwohl hier eine bessere Materialausnutzung als vorher beschrieben erreicht wird, hat sich dieses Verfahren auf Grund zu hohen Pertigungsaufwändes nicht durchsetzen können» Außerdem treten bei den nach diesem Verfahren hergestellten Unterlegscheiben herkömmlicher Festigkeit gleichfalls die bereits beschriebenen plastischen Deformationen mit all ihren funktioneilen lachteilen auf·

Uach einem weiteren bekannten Verfahren werden Unterlegscheiben abfallos hergestellt. Auf einer ersten Maschine wird ein Drahtring gebogen. Dieser Drahtring wird auf einer aweiten Maschine flach gepreßt. Die hierbei entstehende Unterlegscheibe ist jedoch eine sogenannte "unganze Scheibe", und die. Stoßstelle des Drahtringes überträgt sich auf die Scheibe*

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Wohl ist es möglich., den Drahtring nach Art eines Kettengliedes zu schweißen, aber der technologische Aufwand für eine dritte Maschine ist dafür zu hoch. Die Fertigung solcher Unterlegscheiben hat sich deshalb gleichfalls nicht durchgesetzt, Abgesehen davon erreichen solche Unterlegscheiben keine höhere !Festigkeit als die konventionellen, gestanzten Scheiben, verformen sich ebenfalls, plastisch, können an der Stoßstelle auseinanderklaffen und von hier aus schneller korrodieren und weisen deshalb noch mehr funktioneile Nachteile als die konventionellen, gestanzten Unterlegscheiben auf.

Hach einem weiteren bekannten Verfahren hergestellte gewölbte, federnde Scheiben, wie sie als Sicherungselemente angeboten werden, weisen die rein funktioneilen Machteile von konventionellen Unterlegscheiben nicht auf. Ihr Pedereffekt ist jedoch ohne Einfluß auf die Punktion der Gesamtverbindung. Die gewölbte ΙΌπη dieser Scheiben erfordert eine aufwendige Technologie für die Herstellung, wie Stanzen und Prägen, gesondertes Härten und Anlassen. Aufgrund der höheren festigkeit des Ausgangsmaterials der gewölbten, federnden Scheiben beträgt ihre Dicke im Durchschnitt zwar nur 50 % derjeniger konventioneller Unterlegscheiben, die Materialausnutzung der gewölbten federnden Scheiben entspricht jedoch gleichfalls nur derjeniger konventioneller Scheiben, also 50 %, da ein ineinander Anordnen dieser Scheiben ebenfalls nicht möglich ist.

Die geschilderten bekannten Verfahren zur Herstellung konventioneller Unterlegscheiben weisen gemeinsame Mangel auf, so ist ihre Eigenfestigkeit zu niedrig,

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um plastische Deforinationen und damit Verluste an Vorspannkraft zu verhindern, zum anderen gestattet ihre festgelegte geometrische Konfiguration keine höhere Ausnutzung des für die Herstellung verwendeten Ausgangsmaterials, z. B. Bandmaterial. Letzteres ist auch für gewölbte, federnde Scheiben zutreffend.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung ist die Beseitigung der beschriebenen ITachteile durch Schaffung einer Unterlegscheibe hoher Festigkeit und eines Verfahrens zu ihrer Herstellung, welche bei Einbeziehung in eine hochfeste Schraubenverbindung zu einer Erhöhung der Punktionsgüte des gesamten Verbindungssysteme führt, bei gleichzeitiger Steigerung der Arbeitsproduktivität durch Senkung des Material- als auch Pertigungsaufwandes und Verbesserung des Materialausnutzungsgrades.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Εξ ist die Aufgabe der Erfindung, eine Unterlegscheibe hoher Festigkeit sowie ein Verfahren zur Herstellung zu schaffen, wobei sich die Unterlegscheiben bei Montage mit Schrauben hoher Festigkeit nicht deformieren und deren Materialaufwand im Sinne des Leichtbaues sowie der Materialausnutzung minimiert und die Streuung der Oberflächenreibung eingeengt ist.

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JSrfindungsgeinäß wird die Aufgabe dadurch, gelöst, indem die Fertig.durchmesser ausgewählter Kenngrößen geometrisch, optimiert und so aufeinander abgestimmt sind, daß sich, diese als Maßreihen in mehreren Scheibenkombinationen in an sich bekannter Weise mehrmals ineinander und darüber hinaus auf Lücke dazu anordnen lassen. Dabei beträgt die Dicke der größten Abmessung, die der Schnittbildkombination zugrundegelegt worden ist, nur rund 50 % der Dicke der abmessungsgleichen konventionellen Unterlegscheibe» Die ineinander und in Lücke angeordneten Scheiben, die jetzt anstelle von Abfall-Honden anfallen, haben die gleiche Dicke wie die der jeweiligen Schnittbildkombination zugrundegelegten größten Scheibenabmessung. Auf die Nenngröße bezogen haben diese Scheiben eine größere relative Dicke. Dies ist ein Vorteil für die Ausbreitung der Druckzonen in den verschraubten Teilen dynamisch besonders hoch beanspruchter Schraubenverbindungen·

Das Ausgangsmaterial, z. 3· Bandstahl, kann dabei entweder die auf die jeweilige Schrauben-Festigkeitsklasse (z.. B« 8.8 oder 10.9) abgestimmte Festigkeit aufweisen oder weich und vergütbar sein, um auf noch höhere Schrauben-Festigkeitsklassen (z. B· 12.9 oder 14·9) abgestimmt werden zu können·

lach der erfindungsgemäßen Lösung werden erhebliche Vorteile in der Materialausnutzung, sowohl bei der Herstellung als auch Anwendung im Sinne des Leichtbaues, erzielt, bei gleichzeitiger Senkung des Fertigungsaufwandes und Erhöhung der Funktionssicherheit der hochfesten Schraubenverbindung.

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Ausführungsbeispie1

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert· Die zugehörige Zeichnung zeigt das Prinzip der Scheiben- bzw. Schnittbildkombination zur Herstellung hochfester Unterlegscheiben.

Größter Außen-

Henngröße durchm. d. Reihe

(Gewinde- 3 6 12 größe) Fertig Durchm. 3,2 6,4 12,5 24,5

(Lochdurchm)

Henngröße

(Gewinde- 3,5 7 H

größe) Fertig Durchm. 3,7 7,4 14,5 28 (Lochdurchm.)

Henngröße

(Gewinde- 4 8 16 größe) Feriig-Durchm. 4,3 8,4 17 31 .

(Lochdur chm.)

Henngröße

(Gewinde- 5 10 20 größe) Fertig-Durchm. 5,3 10,5 21 34 (Lochdurchm.) _

Henngröße

(Gewinde- 18

größe) Fertig-Durchm. 19 . 34 (Lochdurchm.)

Wird nun bspw. für eine Schnittbildkombination eine Scheibi der Henngröße 16 zugrundegelegt, so paßt in diese eine Scheibe der Henngröße 8, in welche wiederum eine Scheibe der Henngröße 4 einordenbar ist.

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Wird die Scheibe 16 fünfmal nebeneinander angeordnet, so läßt sich eine Scheibe der Uenngröße 6 noch viermal in Lücke dazu anordnen und innerhalb dieser nochmals 4- Scheiben der Henngröße 3· Die Materialausnutzung einer solchen Schnittbildkombination beträgt dabei rund 70 %.

Das Ausgangsmaterial, z. 3« Bandstahl, kann dabei entweder die auf die jeweilige Schrauben-Pestigkeitsklasse (z. B. 8,8 oder 10,9) - abgestimmte Festigkeit aufweisen oder weich und vergütbar sein, um sich einerseits leicht stanzen und sich andererseits auf noch höhere Schrauben-Festigkeitsklassen (z. B« 12,9 oder 14,9) abstimmen zu lassen.

Das Ausstanzen aller Scheiben einer Schnittbildkombination erfolgt in einem Arbeitsgang und mit allen j?ertigmaßexu

Die Dicke der größten Abmessung, die der Schnittbildkombination zugrundegelegt worden ist und die die Dicke des Ausgangsmaterials bestimmt, beträgt dabei nur rund 50 % der Dicke der abmessungsgleichen konventionellen Unterlegscheibe.

Claims

Erfindungsanspruch

1. Unterlegscheiben für hochfeste Schraubenverbindtmgen, dadurch gekennzeichnet, daß ihre festigkeit mit der hochfester. Schrauben abgestimmt ist und daß die Fertigdurchmesser ausgewählter Nenngrößen dieser hochfesten Unterlegscheiben 3-6-12-24
3,5 -7-H-27

2. Unterlegscheibe nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der größten Abmessung der erfindungsgemäßen Unterlegscheibe, welche einer Schnittbildkombination augrunde liegt, um rund 50 % der Dicke der abmessungsgleichen konventionellen Unterlegscheibe minimiert ist.

3· Verfahren zur Herstellung von Unterlegscheiben in Schnittbildkombination aus vorzugsweise Bandstahl, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgängsmaterial aus Material hoher Festigkeit bzw. aus vergütbarem Werkstoff gewählt wird und in seiner Dicke der größten Abmessung der einer Schnittbildkombination zugrundegelegten Unterlegscheibe entspricht,

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wobei die auszustanzenden Unterlegscheiben mittels ihrer geometrisch optimierten Pertigdurchniesser su einem Schnittbild¹ kombiniert und in einem Arbeitsgang und mit Fertigmaßen ausgestanzt werden.

4«Verfahren zur Herstellung von Unterlegscheiben nach Punkt 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnittbildkombination aus in an sich bekannter Weise mehrfach ineinander angeordneten Unterlegscheiben unterschiedlicher Größe gebildet und darüber hinaus durch eine mehrfache nebeneinander als auch auf Lücke -Anordnung dazu entsprechend der bestehenden Maßreihen gebildet wird ·

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5 - 10 - 20 - 33

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geometrisch so optimiert sind, daß sie, als Maßreihe zu einer Schnittbildkombination in an sich bekannter Weise mehrfach ineinander anordenbar sind und eine relative Dickenminimierung aufweisen.

5.Unterlegscheiben nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einer an sich von Schrauben her bekannten GIeitbeschichtung, wie Lack, Wachs, zur Definierung der Auflagereihung versehen sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnung