DD204049A1

DD204049A1 - WASHER AND METHOD OF MANUFACTURING

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.The invention relates to a high strength washer as well as to a method of making same, and can be used in almost any field of technology together with a high strength bolted connection. The object of the invention is to provide a washer high strength, with less material in the sense of lightweight construction, with increased material utilization and with less Festigungsaufwand.Gleichzeitig the function of high-strength screw connections should be increased. The solution consists in a geometrical optimization of the finished diameter of certain nominal sizes of washers, so that a multiple interlocking and on Luecke arrangement is possible. The starting material, e.g. Strip steel, is matched to the strength of high-strength screws. The largest washer, which is based on a cross-sectional combination and determines the thickness of the starting material, while only about 50% of the thickness of the same dimension conventional washer.

Description

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Titel der ErfindungTitle of the invention

Unterlegscheibe und Verfahren zur HerstellungWasher and method of manufacture

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

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«The invention relates to a high-strength washer and a method for their production for high-strength screws and can be used as a high-strength bolted joint in all areas of technology, where a great reliability is to ensure, such as in agricultural and agricultural machinery, shipbuilding, Rail vehicle construction, machine tool and plant construction, in consumer goods production as well as in the individual area «

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

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*Washers and methods for their manufacture are known in a variety of ways. In recent years, the strength of fasteners, such as bolts, bolts and nuts, has been constantly increased, but washers have not followed this trend *

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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.The contact surfaces of known washers allow the transmission of high bolt forces on joining parts with much lower strength, but between a high-strength screw and nut and a conventional washer, however, the surface pressure is so high that this washer is plastically deformed, d. h., the screw presses into the washer. This plastic deformation leads to losses of preload force and thus to loosening the screw connection.

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.Maintaining as high a preload force as possible is the main goal of every calculation, dimensioning and constructional design of screw connections. With the conventional washers of relatively lower strength, the increase or maintenance of the prestressing force are limited.

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.The thickness of the conventional washers is in the range of 0.14 to 0.27 times the screw diameter considered. These thicknesses are also necessary for the functional tasks due to the general strength of washers (about 300 to 350 MPa). A reduction in the thickness of the discs - in the interest of lower material costs and lightweight construction - is therefore not possible.

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»The production of conventional washers is done by punching. The material is cut to about 50 %, which means that half of the material for the production of washers as waste and thus unused »

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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.The fixed diameters and thicknesses of the conventional washers also do not allow multiple washers of different sizes without Vorarbeitsmaße intertwine and punch out in one operation · The occurring absolute thickness variations of different sizes, based on their Hennwert, bring problems in the production and in the application of washers.

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·This problem is clarified by the method for producing washers according to DD-PS 58 728 · Here, a plurality of washers of different sizes are arranged with Vorarbeitsmaßen one another and stamped from a thicker starting material. In a second operation, these blanks are compressed on another machine by cold forming to their finished dimensions »Although here a better material utilization than previously described is achieved, this method has not been able to prevail due to excessive manufacturing efforts» In addition occur in the produced by this process Washers of conventional strength likewise exhibit the already described plastic deformations with all their functional friction parts.

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*According to another known method, washers are made without wasting. On a first machine, a wire ring is bent. This wire ring is pressed flat on a wide machine. However, the resulting washer is a so-called "unganze Scheibe", and the. Joint of the wire ring transfers to the disk *

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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.It is probably possible to weld the wire ring in the manner of a chain link, but the technological effort for a third machine is too high for that. Apart from that, such washers do not achieve higher strength than the conventional, stamped discs, also deform plastically, can diverge at the joint and from here more quickly corrode and therefore have even more functional parts Disadvantages than the conventional, punched washers on.

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.Hach produced in another known method curved, resilient discs, such as those offered as security elements, do not have the purely functional Mach parts of conventional washers on. However, its Pedereffekt has no effect on the puncture of the entire compound. The curved ΙΌπη these discs requires a complex technology for the production, such as punching and embossing, separate hardening and tempering. Due to the higher strength of the starting material of the curved, resilient discs, their thickness is on average only 50 % of those conventional washers, the material utilization of the curved resilient discs but also only those of conventional discs, ie 50 %, as a nesting of these discs also not is possible.

Die geschilderten bekannten Verfahren zur Herstellung konventioneller Unterlegscheiben weisen gemeinsame Mangel auf, so ist ihre Eigenfestigkeit zu niedrig,The described known methods for the production of conventional washers have common deficiency, so their inherent strength is too low,

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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.in order to prevent plastic Deforinationen and thus losses of biasing force, on the other hand allows their fixed geometric configuration no higher utilization of the starting material used for the preparation, for. B. strip material. The latter is also true for arched, resilient panes.

Ziel der ErfindungObject of the invention

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.The object of the invention is to eliminate the above described disadvantages by providing a washer of high strength and a method of manufacturing the same which, when incorporated in a high strength bolted connection, leads to an increase of the puncture quality of the entire connection systems, while increasing the labor productivity by lowering the material as well as Pertigungsaufwandes and improving the degree of material utilization.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

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. Εξ The object of the invention to provide a washer of high strength and a method of manufacturing, wherein the washers do not deform when mounted with screws high strength and minimized their cost of materials in terms of lightweight construction and material utilization and the scattering of the surface friction is concentrated.

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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·JSrfindungsgeinäß the task is thereby solved by the Fertig.durchmesser selected parameters geometrically, optimized and matched to one another so that, as a series of measurements in several disc combinations in a conventional manner several times in each other and beyond to arrange gap to. The thickness of the largest dimension, which has been based on the cross-sectional combination, only about 50 % of the thickness of the same dimension conventional washer. "The interdigitated and gap arranged discs, which now accumulate instead of waste honing, have the same thickness as that of respective slice combination underlying largest slice size. In terms of nominal size, these discs have a greater relative thickness. This is an advantage for the propagation of the pressure zones in the screwed parts of screw connections subject to particularly high stress.

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·The starting material, for. 3 · strip steel, may either have the strength matched to the respective screw strength class (eg B «8.8 or 10.9) or be soft and temperable to meet even higher bolt strength classes (eg · 12.9 or 14 · 9 ) to be tuned ·

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.According to the solution according to the invention considerable advantages in the utilization of materials, both in the production and use in terms of lightweight construction, achieved, while reducing the manufacturing costs and increasing the reliability of the high-strength screw connection.

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Ausführungsbeispie1Ausführungsbeispie1

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert· Die zugehörige Zeichnung zeigt das Prinzip der Scheiben- bzw. Schnittbildkombination zur Herstellung hochfester Unterlegscheiben.The invention is explained in more detail below with reference to an exemplary embodiment. The accompanying drawing shows the principle of the disk or sectional image combination for producing high-strength washers.

Größter Außen-Biggest outdoor

Henngröße durchm. d. ReiheHenngröße durchm. d. line

(Gewinde- 3 6 12 größe) Fertig Durchm. 3,2 6,4 12,5 24,5(Threaded 3 6 12 size) Done Dia. 3.2 6.4 12.5 24.5

(Lochdurchm)(Lochdurchm)

HenngrößeHenn size

(Gewinde- 3,5 7 H(Threaded 3.5 7 H

größe) Fertig Durchm. 3,7 7,4 14,5 28 (Lochdurchm.) size) Done Dia. 3.7 7.4 14.5 28 (hole diameter)

HenngrößeHenn size

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

(Lochdur chm.)(Lochdur chm.)

HenngrößeHenn size

(Gewinde- 5 10 20 größe) Fertig-Durchm. 5,3 10,5 21 34 (Lochdurchm.) _(Threaded 5 10 20 size) Finish Dia. 5.3 10.5 21 34 (hole diameter) _

HenngrößeHenn size

(Gewinde- 18(Threaded 18

größe) Fertig-Durchm. 19 . 34 (Lochdurchm.) size) Finish Dia. 19. 34 (hole diameter)

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.If, for example, a slice of hen size 16 is used as the basis for a slice combination, then a slice of hen size 8, into which in turn a slice of hen size 4 can be arranged, fits into it.

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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 %.If the disk 16 is arranged five times next to each other, a disk of the size 6 can be arranged four times in a gap and within this 4- 4 disks of the hen size 3 · The material utilization of such a cross-sectional combination is about 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.The starting material, for. 3 "strip steel, can either have the strength matched to the respective screw pestness class (eg 8.8 or 10.9) or be soft and heatable in order to punch on the one hand and on the other hand to even higher screw Strength classes (eg «12.9 or 14.9).

Das Ausstanzen aller Scheiben einer Schnittbildkombination erfolgt in einem Arbeitsgang und mit allen j?ertigmaßexuThe punching out of all slices of a cross-sectional combination takes place in one work step and with all the final dimensions

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.The thickness of the largest dimension, on which the cross-sectional combination has been based and determines the thickness of the starting material, is only about 50 % of the thickness of the dimensionally equivalent conventional washer.

Claims

invention claim

1. washers for high-strength Schraubenverbindtmgen, characterized in that their strength with the high-strength. Is matched screws and that the finished diameter of selected sizes of these high-strength washers 3-6-12-24
3,5 -7-H-27

2. Washer according to item 1, characterized in that the thickness of the largest dimension of the washer according to the invention, which is a Schnittbildkombination augrunde is minimized by about 50 % of the thickness of the dimensionally equivalent conventional washer.

3 · Method for producing washers in a cross-sectional combination of preferably strip steel, characterized in that the exit material is selected from material of high strength or of heat-treatable material and corresponds in its thickness to the largest dimension of a cross-sectional combination underlying washer,

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wherein the auszustanzenden washers by means of their geometrically optimized Pertigdurchnserser su a sectional image ¹ combined and punched out in one operation and with finished dimensions.

4 «Process for the production of washers according to item 1, 2 and 3, characterized in that the cross-sectional combination formed in a conventional manner multiply interleaved washers of different sizes and beyond by a multiple side by side as well as gap arrangement to the corresponding existing dimension series is formed ·

4 - 8-16-30

5 - 10 - 20 - 33

28-33

are geometrically optimized so that they, as a series of measurements to a cross-sectional combination in a conventional manner are multiply arranged in each other and have a relative reduction in thickness.

5.Unterlegscheiben according to item 1, characterized in that they are provided with a known per se by screws ago GIeitbeschichtung, such as paint, wax, to define the Auflegeereihung.

For this 1 sheet drawing