DE102012216117A1 - Method for producing a self-tapping screw - Google Patents

Method for producing a self-tapping screw Download PDF

Info

Publication number
DE102012216117A1
DE102012216117A1 DE102012216117.1A DE102012216117A DE102012216117A1 DE 102012216117 A1 DE102012216117 A1 DE 102012216117A1 DE 102012216117 A DE102012216117 A DE 102012216117A DE 102012216117 A1 DE102012216117 A1 DE 102012216117A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
screw
blank
helical shape
steel
self
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102012216117.1A
Other languages
German (de)
Inventor
Michael Bischof
Andreas Vorhauer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hilti AG
Original Assignee
Hilti AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hilti AG filed Critical Hilti AG
Priority to DE102012216117.1A priority Critical patent/DE102012216117A1/en
Priority to TW102132586A priority patent/TW201435142A/en
Priority to EP13765313.5A priority patent/EP2895640A1/en
Priority to PCT/EP2013/068739 priority patent/WO2014040995A1/en
Publication of DE102012216117A1 publication Critical patent/DE102012216117A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C8/00Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C8/80After-treatment
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21HMAKING PARTICULAR METAL OBJECTS BY ROLLING, e.g. SCREWS, WHEELS, RINGS, BARRELS, BALLS
    • B21H3/00Making helical bodies or bodies having parts of helical shape
    • B21H3/02Making helical bodies or bodies having parts of helical shape external screw-threads ; Making dies for thread rolling
    • B21H3/027Rolling of self-tapping screws
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/0093Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for screws; for bolts
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C8/00Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C8/06Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
    • C23C8/08Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases only one element being applied
    • C23C8/24Nitriding
    • C23C8/26Nitriding of ferrous surfaces
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16BDEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B25/00Screws that cut thread in the body into which they are screwed, e.g. wood screws
    • F16B25/001Screws that cut thread in the body into which they are screwed, e.g. wood screws characterised by the material of the body into which the screw is screwed
    • F16B25/0026Screws that cut thread in the body into which they are screwed, e.g. wood screws characterised by the material of the body into which the screw is screwed the material being a hard non-organic material, e.g. stone, concrete or drywall

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer selbstschneidenden Schraube, bei dem ein Rohling aus einem martensitisch härtbaren Stahl bereitgestellt wird, aus dem Rohling eine Schraubenform mit einem Schraubenschaft und einem am Schraubenschaft angeordneten Schneidgewinde gefertigt wird, und die Schraubenform anschliessend bei einer Temperatur grösser 900°C in einer stickstoffhaltigen Gasatmosphäre gehärtet wird. Die Erfindung betrifft ferner eine selbstschneidende Schraube.The invention relates to a method for producing a self-tapping screw in which a blank made of a martensitic hardenable steel is provided, from the blank a helical shape with a screw shank and a screw shaft arranged on the cutting thread is made, and the helical shape then at a temperature greater than 900 ° C is cured in a nitrogen-containing gas atmosphere. The invention further relates to a self-tapping screw.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer selbstschneidenden Schraube, insbesondere für harte mineralische Substrate, beispielsweise für Beton, und eine solche selbstschneidende Schraube.The invention relates to a method for producing a self-tapping screw, in particular for hard mineral substrates, for example for concrete, and such a self-tapping screw.

Schrauben aus austenitischen oder ferritischen Stählen oder aus Mehrphasenstählen können zwar vergleichsweise korrosionsbeständig ausgeführt werden, häufig sind sie jedoch nicht ausreichend hart und verschleissbeständig, um in harten, abrasiven Untergründen wie Beton selbstbohrend und/oder gewindeschneidend angewandt zu werden. Es ist daher, beispielsweise aus der EP 2 204 244 A1 bekannt, im Gewindegang zusätzliche Hartmetallschneiden vorzusehen, welche auch in harten Untergründen die erforderliche Schneidhaltigkeit gewährleisten.Although screws made of austenitic or ferritic steels or multiphase steels can be made comparatively corrosion-resistant, they are often not sufficiently hard and resistant to wear in order to be self-drilling and / or thread-cutting in hard, abrasive substrates such as concrete. It is therefore, for example, from the EP 2 204 244 A1 known to provide additional carbide cutting in the thread, which ensure the required edge retention even in hard surfaces.

Bestimmte Typen von martensitischen Stählen können zwar die zum Schneiden von Beton erforderlichen Härten erreichen, sind aber dann in der Regel nur mässig korrosionsbeständig. Beispielsweise aus der WO 88/05991 A2 ist es daher bekannt, in ein und derselben Schraube unterschiedliche Werkstoffe zu kombinieren, um einerseits ausreichende Korrosionsbeständigkeit an Schaft und Kopf und andererseits ausreichende Schneidhaltigkeit im Bereich der Bohrspitze zu erreichen. Solche mehrteiligen Schrauben erfordern jedoch relativ aufwändige und teure Fügeoperationen, die unter bestimmten Umständen auch die Produkteigenschaften nachteilig beeinflussen können.While certain types of martensitic steels can achieve the hardness required to cut concrete, they are typically moderately resistant to corrosion. For example, from the WO 88/05991 A2 It is therefore known to combine different materials in one and the same screw, on the one hand to achieve sufficient corrosion resistance on the shaft and head and on the other hand, sufficient cutting strength in the drill bit. However, such multi-part screws require relatively complex and expensive joining operations, which under certain circumstances can also adversely affect the product properties.

Die EP 0 652 300 A1 offenbart ein Wärmebehandlungsverfahren zur Bildung einer austenitischen Randschicht mit einem Gehalt an gelöstem Stickstoff in endformnahen Teilen aus nichtrostendem Stahl durch Aufsticken bei einer Temperatur zwischen 1000 und 1200 °C in einer stickstoffhaltigen Gasatmosphäre und nachfolgende Abkühlung mit einer solchen Geschwindigkeit, dass eine Nitridausscheidung vermieden wird.The EP 0 652 300 A1 discloses a heat treatment process for forming an austenitic surface layer containing dissolved nitrogen in near-net stainless steel parts by embroidering at a temperature between 1000 and 1200 ° C in a nitrogen-containing gas atmosphere and subsequently cooling at a rate such that nitride precipitation is avoided.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Herstellen einer selbstschneidenden Schraube und eine selbstschneidende Schraube anzugeben, die bei niedrigen Herstellungskosten und einfacher Fertigung eine besonders gute Korrosionsbeständigkeit, eine besonders hohe Zuverlässigkeit, und insbesondere ein besonders gutes Setz- und Lastabtragverhalten gewährleisten.The object of the invention is to provide a method for producing a self-tapping screw and a self-tapping screw, which ensure a particularly good corrosion resistance, a particularly high reliability, and in particular a particularly good setting and Lastabtragverhalten at low cost and ease of manufacture.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäss durch ein Herstellungsverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Schraube mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.The object is achieved by a manufacturing method with the features of claim 1 and a screw with the features of claim 11. Preferred embodiments are given in the dependent claims.

Bei einem erfindungsgemässen Verfahren zum Herstellen einer selbstschneidenden Schraube ist vorgesehen, dass ein Rohling aus einem martensitisch härtbaren Stahl bereitgestellt wird, aus dem Rohling eine Schraubenform mit einem Schraubenschaft und einem am Schraubenschaft angeordneten Schneidgewinde gefertigt wird, und die Schraubenform anschliessend bei einer Temperatur grösser 900°C, insbesondere grösser 1000°C, vorzugsweise zwischen 1000°C und 1200°C, in einer stickstoffhaltigen Gasatmosphäre gehärtet wird.In a method according to the invention for producing a self-tapping screw, it is provided that a blank of a martensitic hardenable steel is provided, from the blank a helical shape with a screw shank and a cutting thread arranged on the screw shank is produced, and then the helical shape at a temperature greater than 900 ° C, in particular greater than 1000 ° C, preferably between 1000 ° C and 1200 ° C, is cured in a nitrogen-containing gas atmosphere.

Ein Grundgedanke der Erfindung kann darin gesehen werden, bei der Herstellung von selbstschneidenden Schrauben einen martensitisch härtbaren Stahl einzusetzen, der in einem Hochtemperaturhärtungsverfahren unter Stickstoffatmosphäre gehärtet wird. Dieser thermochemische Prozess führt zu einer Aufstickung der Randzone und damit verbunden zu einer gegenüber dem Grundwerkstoff erhöhten Härte. Die erfindungsgemässe Verfahrensführung hat im Zusammenhang mit selbstschneidenden Schrauben unter anderem zwei wesentliche Vorteile:

  • – Im Gegensatz zum Niedrigtemperaturhärten, mit dem sich nur relativ dünne Randschichten erzeugen lassen, können mit dem erfindungsgemässen Hochtemperaturverfahren Randschichtdicken im Bereich einiger 100 μm ohne besonderen Zusatzaufwand realisiert werden. Es können also Schichtdicken erzeugt werden, die in der Grössenordnung der Querschnittsabmessungen typischer Schneidgewinde liegen, und daher kann ein ausreichendes Verschleissvolumen (typischerweise > 0,2 mm) realisiert werden. Unerwünschte Deformationen des Schneidgewindes beim selbstschneidenden Einschrauben können somit vermieden werden, so dass ein besonders gutes Setzverhalten gegeben ist. Der Grund für die vergleichsweise grossen Schichtdicken wird darin gesehen, dass es bei den erfindungsgemäss vorgesehenen Temperaturen an der Metalloberfläche zu einer Dissoziierung des molekularen Stickstoffs in Einzelatome kommt, welche durch die bei hohen Temperaturen rasch vonstattengehenden Diffusionsvorgänge vergleichsweise gut in den Stahl eindiffundieren können.
  • – Mit dem erfindungsgemässen Hochtemperaturverfahren kann die Korrosionsbeständigkeit des Grundwerkstoffs erhöht werden. Dies erlaubt es, mässig korrosionsbeständige aber relativ harte Grundwerkstoffe einzusetzen, mit denen die Schneidhaltigkeit weiter verbessert werden kann. Der Grund für die vergleichsweise grosse erreichbare Korrosionsbeständigkeit wird darin gesehen, dass der Stickstoff nicht in Form von Nitriden, sondern im Eisengitter gelöst vorliegt.
A basic idea of the invention can be seen in the use of a martensitic hardenable steel in the production of self-tapping screws, which is hardened in a high-temperature curing process under a nitrogen atmosphere. This thermochemical process leads to a nitridation of the edge zone and, associated therewith, to a hardness which is higher than that of the base material. The method according to the invention has, in connection with self-tapping screws, two important advantages, among others:
  • In contrast to low-temperature curing, with which only relatively thin edge layers can be produced, edge layer thicknesses in the range of a few 100 .mu.m can be realized without any special additional expenditure with the high-temperature process according to the invention. It is thus possible to produce layer thicknesses which are of the order of magnitude of the cross-sectional dimensions of typical cutting threads and therefore a sufficient wear volume (typically> 0.2 mm) can be realized. Unwanted deformations of the cutting thread during self-tapping screwing can thus be avoided, so that a particularly good setting behavior is given. The reason for the comparatively large layer thicknesses is seen in the fact that at the temperatures provided according to the invention at the metal surface a dissociation of the molecular nitrogen into single atoms occurs, which can diffuse comparatively well into the steel due to the diffusion processes which take place rapidly at high temperatures.
  • - With the inventive high-temperature process, the corrosion resistance of the base material can be increased. This makes it possible to use moderately corrosion-resistant but relatively hard base materials, with which the cutting strength can be further improved. The reason for the comparatively large achievable corrosion resistance is seen in the fact that the nitrogen is present not dissolved in the form of nitrides, but in the iron grid.

Die Erfindung kann es insbesondere ermöglichen, einstückige korrosionsbeständige und schneidhaltige selbstschneidende Schrauben für die Verwendung in harten und/oder abrasiven Untergründen herzustellen. Die Korrosionsbeständigkeit ist dabei ausreichend hoch für die Verwendung im Aussenbereich oder im feuchten Innenbereich und die Schneidhaltigkeit ist ausreichend für das Schneiden eines Gewindes in mineralischen Untergründen (z.B. Beton, Vollziegel, ...) bzw. in Stahluntergründen. Derartige Schrauben können erfindungsgemäss auch ohne Fügeoperation einstückig, d.h. als "monolithische Schrauben", hergestellt werden. In particular, the invention may enable one-piece corrosion-resistant and self-tapping screws to be made for use in hard and / or abrasive substrates. The corrosion resistance is sufficiently high for use outdoors or in wet indoor areas and the cutting edge is sufficient for cutting a thread in mineral substrates (eg concrete, solid brick, ...) or in steel substrates. According to the invention, such screws can also be produced in one piece without joining operation, ie as "monolithic screws".

Besonders bevorzugt ist es, dass der Stahl des Rohlings und somit vorzugsweise auch die fertige Schraube einen Kohlenstoffgehalt kleiner 0,07% aufweist. Durch die Verwendung solcher Weichmartensite kann eine besonders gute Beständigkeit gegen Wasserstoffversprödung und eine besonders hohe Kernduktilität erreicht werden. Dies wiederum erlaubt einen besonders guten Lastabtrag. Da erfindungsgemäss die Randhärte durch Aufsticken vergrössert ist, kann die relativ geringe Kernhärte (Kernzugfestigkeit der Schaube beispielsweise kleiner 1100 MPa), die sich bei kleinen Kohlenstoffgehalten ergibt, ohne wesentliche Beeinträchtigung der Schneidhaltigkeit realisiert werden.It is particularly preferred that the steel of the blank and thus preferably also the finished screw has a carbon content of less than 0.07%. By using such Weichmartensite a particularly good resistance to hydrogen embrittlement and a particularly high Kernduktilität can be achieved. This in turn allows a particularly good load transfer. Since, according to the invention, the edge hardness is increased by embroidering, the relatively low core hardness (core tensile strength of the thread, for example, less than 1100 MPa), which results at low carbon contents, can be realized without significant impairment of the cutting edge strength.

Weiterhin ist es vorteilhaft, dass der Stahl des Rohlings und somit vorzugsweise auch die fertige Schraube einen Kohlenstoffgehalt grösser 0,02%, insbesondere grösser oder gleich 0,03% aufweist. Die damit einhergehende Kernhärte kann gewährleisten, dass die beim Eindrehen der Schraube in Beton auftretenden relativ grossen Drehmomente zuverlässig übertragen werden können.Furthermore, it is advantageous that the steel of the blank and thus preferably also the finished screw has a carbon content greater than 0.02%, in particular greater than or equal to 0.03%. The associated core hardness can ensure that the relatively large torques occurring when screwing in the screw in concrete can be reliably transmitted.

Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass der Stahl des Rohlings einen Chromgehalt grösser 12% und/oder einen Nickelgehalt grösser 2,5% aufweist. Hiermit kann, auch bei den genannten relativ niedrigen Kohlenstoffgehalten, eine besonders umfassende martensitische Gefügestruktur realisiert werden. Daneben wird auch die Korrosionsbeständigkeit sowie die Zähigkeit weiter verbessert.A development of the invention consists in that the steel of the blank has a chromium content greater than 12% and / or a nickel content greater than 2.5%. Hereby, even with the mentioned relatively low carbon contents, a particularly comprehensive martensitic microstructure can be realized. In addition, the corrosion resistance and toughness is further improved.

Weiterhin ist es zweckmässig, dass der Stahl des Rohlings und somit vorzugsweise auch die fertige Schraube einen Molybdängehalt grösser 0,3% aufweist. Durch Zulegieren von Molybdän kann die Beständigkeit in chloridhaltiger Umgebung weiter erhöht werden.Furthermore, it is expedient that the steel of the blank and thus preferably also the finished screw has a molybdenum content greater than 0.3%. The addition of molybdenum can further increase the resistance in a chloride-containing environment.

Soweit in der vorliegenden Anmeldung prozentuale Mengenangaben enthalten sind, kann es sich in fachüblicher Weise hierbei insbesondere um Massenprozentangaben handeln.Insofar as percentages of quantities are contained in the present application, these may in particular be mass percentages in the usual way.

Beispielsweise kann der Stahl des Rohlings und somit vorzugsweise auch der fertigen Schraube X3CrNiMo13-4 (1.4313) sein. Dieser verbindet gute Tieftemperaturzähigkeit mit hoher Festigkeit. Insbesondere kann eine Tieftemperaturzähigkeit von grösser 27J (ISO-V) bei –20°C vorgesehen sein.For example, the steel of the blank, and thus preferably also of the finished screw, may be X3CrNiMo13-4 (1.4313). This combines good low-temperature toughness with high strength. In particular, a low temperature toughness of greater than 27J (ISO-V) at -20 ° C may be provided.

Weiterhin ist es bevorzugt, dass die Schraubenform ein Drehangriffsmittel zum, vorzugsweise formschlüssigen, Übertragen eines Drehmoments auf den Schraubenschaft aufweist. Vorzugsweise wird die Schraubenform mitsamt dem Drehangriffsmittel, insbesondere bei der erfindungsgemässen Temperatur und in der erfindungsgemässen stickstoffhaltigen Gasatmosphäre, gehärtet. Gemäss dieser Ausführungsform wird auch das Drehangriffsmittel der Schraube aus dem martensitisch härtbaren Stahl gefertigt und anschliessend hochtemperaturgehärtet. Die Schraube ist also vorzugsweise einstückig ausgebildet, und zwar insbesondere einschliesslich des Drehangriffsmittels. Das Drehangriffsmittel kann insbesondere einen Aussenmehrkant oder einen Innenmehrkant aufweisen. Beispielsweise kann das Drehangriffsmittel ein Schraubenkopf mit einem Aussenmehrkant oder einem Innenmehrkant sein.Furthermore, it is preferred that the helical shape has a rotary engagement means for, preferably form-fitting, transmitting a torque to the screw shaft. Preferably, the helical shape is cured together with the rotary control means, in particular at the temperature according to the invention and in the nitrogen-containing gas atmosphere according to the invention. According to this embodiment, the rotary engagement means of the screw is also made of the martensitic hardenable steel and then high temperature hardened. The screw is therefore preferably formed in one piece, in particular including the rotary engagement means. The rotary grip means may in particular comprise an external polygon or an internal polygon. For example, the rotary engagement means may be a screw head with an external polygon or a polygon socket.

Geeigneterweise wird die Schraubenform am Ende des Härteprozesses so schnell abgeschreckt, dass eine Nitridausscheidung vermieden wird. Hierdurch kann die Festigkeit und die Korrosionsbeständigkeit noch weiter verbessert werden. Beim Abschrecken wird auch das martensitische Gefüge metastabil konserviert.Suitably, the helical shape is quenched so rapidly at the end of the hardening process that nitride precipitation is avoided. As a result, the strength and the corrosion resistance can be further improved. During quenching, the martensitic structure is conserved metastable.

Weiterhin ist es erfindungsgemäss, dass die Schraubenform im Anschluss an das Härten und gegebenenfalls an das Abschrecken angelassen wird, vorzugsweise in einem Temperaturbereich zwischen 150°C und 450°C. Durch das Anlassen kann ein Restaustenitanteil im Martensit reduziert werden, was sich ebenfalls vorteilhaft auf die Festigkeit auswirkt. Darüber hinaus erhöht sich die Duktilität der Schraube.Furthermore, it is according to the invention that the helical shape is tempered after curing and optionally quenching, preferably in a temperature range between 150 ° C and 450 ° C. Tempering can reduce the residual austenite content in the martensite, which also has an advantageous effect on the strength. In addition, the ductility of the screw increases.

Beispielsweise im Hinblick auf den Fertigungsaufwand ist es vorteilhaft, dass die Schraubenform aus dem Rohling durch Kaltumformen geformt wird. Das Schneidgewinde kann vorzugsweise durch Walzen geformt werden. Das Lastangriffsmittel und/oder der Schraubenkopf kann durch Stauchen geformt werden. Der Rohling kann insbesondere ein Drahtabschnitt sein.For example, in view of the production cost, it is advantageous that the helical shape is formed from the blank by cold forming. The cutting thread may preferably be formed by rolling. The load application means and / or the screw head can be formed by upsetting. The blank may in particular be a wire section.

Es ist ferner bevorzugt, dass vor dem Härten in der stickstoffhaltigen Gasatmosphäre zumindest ein Bereich der Schraubenform mit einer diffusionshemmenden Barriere abgedeckt wird. Durch lokales Abdecken von Schraubenbereichen mit diffusionshemmenden Barrieren (z.B. Schichten) kann die aufstickende Wirkung gezielt auf bestimmte Bereiche beschränkt werden, wodurch das Produkt noch weiter hinsichtlich Duktilität und/oder Härte optimiert werden kann. Beispielsweise kann das Drehangriffsmittel und vorzugsweise auch der Schaftbereich unmittelbar unterhalb des Drehangriffsmittels mit einer solchen diffusionshemmenden Barriere abgedeckt werden.It is further preferred that, prior to curing in the nitrogen-containing gas atmosphere, at least a portion of the helical shape is covered with a diffusion-inhibiting barrier. By locally covering screw areas with diffusion-inhibiting barriers (eg layers), the embroidering effect can be targeted to specific areas be limited, whereby the product can be further optimized in terms of ductility and / or hardness. For example, the rotary engagement means and preferably also the shaft region immediately below the rotary engagement means can be covered with such a diffusion-inhibiting barrier.

Mittels des erfindungsgemässen Verfahrens können Oberflächenhärten von grösser 600 HV, was etwa einer Zugfestigkeit von grösser 1800 MPa entspricht, erreicht werden. Im Anschluss an das erfindungsgemässe Härten in der stickstoffhaltigen Gasatmosphäre, aber auch vor dem erfindungsgemässen Härten, können zusätzliche thermische Vergütungsprozesses am Rohling oder an der Schraubenform vorgesehen werden.Surface hardnesses of greater than 600 HV, which corresponds approximately to a tensile strength of greater than 1800 MPa, can be achieved by means of the process according to the invention. Following the inventive curing in the nitrogen-containing gas atmosphere, but also before the inventive curing, additional thermal treatment process on the blank or on the helical shape can be provided.

Die Erfindung betrifft auch eine Schraube, die mittels des erfindungsgemässen Verfahrens hergestellt ist.The invention also relates to a screw which is produced by means of the method according to the invention.

Das Verhältnis des Aussendurchmessers des Schneidgewindes zur Gewindesteigung des Schneidgewindes kann im Bereich von 1 bis 2, insbesondere im Bereich von 1,2 bis 1,45 liegen. Dies sind typische Gewindedimensionen für Schrauben, die zum selbstschneidenden Eindrehen in mineralische Substrate wie z.B. Beton vorgesehen sind. Unter der Steigung kann insbesondere der axiale Abstand aufeinander folgender Windungen eines Gewindegangs verstanden werden.The ratio of the outer diameter of the cutting thread to the thread pitch of the cutting thread can be in the range of 1 to 2, in particular in the range of 1.2 to 1.45. These are typical thread sizes for screws suitable for self-tapping into mineral substrates such as e.g. Concrete are provided. Under the slope can be understood in particular the axial distance of successive turns of a thread.

Nach der Erfindung kann auch ein Betonsubstrat mit einer Bohrung vorgesehen sein, in die eine erfindungsgemässe Schraube eingedreht ist, wobei im Betonsubstrat eine Negativform zum Schneidgewinde der Schraube gebildet ist. Demgemäss ist die Schraube unter Bildung eines Gegengewindes selbstschneidend in die Bohrung im Betonsubstrat eingedreht.According to the invention, a concrete substrate may be provided with a bore into which a screw according to the invention is screwed, wherein in the concrete substrate, a negative mold to the cutting thread of the screw is formed. Accordingly, the screw is self-tapping screwed into the bore in the concrete substrate to form a counter-thread.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert, die schematisch in den beiliegenden Figuren dargestellt sind. In den Figuren zeigen schematisch:The invention will be explained in more detail below with reference to preferred embodiments, which are shown schematically in the accompanying figures. In the figures show schematically:

1: ein schematisches Ablaufdiagramm eines erfindungsgemässen Herstellungsverfahrens; und 1 a schematic flow diagram of a production method according to the invention; and

2: eine schematische Darstellung einer erfindungsgemässen Schraube, hergestellt in einem erfindungsgemässen Herstellungsverfahren. 2 : A schematic representation of a screw according to the invention, produced in a production method according to the invention.

1 zeigt schematisch die Schrittfolge eines erfindungsgemässen Herstellungsverfahrens. Zunächst wird in Schritt 1 ein Rohling aus einem martensitisch härtbaren Stahl bereitgestellt. Sodann wird in Schritt 2 aus dem Rohling eine Schraubenform mit einem Schraubenschaft 20, einem am Schraubenschaft 20 angeordneten Schneidgewinde 21 und einem am Schraubenschaft 20 angeordneten Drehangriffsmittel 15 gefertigt. Die Schraubenform wird anschliessend in Schritt 3 bei einer Temperatur grösser 900°C, insbesondere grösser 1050°C, in einer stickstoffhaltigen Gasatmosphäre gehärtet und im Anschluss in Schritt 4 so schnell abgeschreckt, dass eine Nitridausscheidung vermieden wird. Schliesslich wird die Schraubenform in Schritt 5 angelassen, vorzugsweise in einem Temperaturbereich zwischen 150°C und 400°C. 1 schematically shows the sequence of steps of a manufacturing method according to the invention. First, in step 1 a blank made of a martensitic hardenable steel provided. Then in step 2 from the blank a helical shape with a screw shank 20 , one on the screw shaft 20 arranged cutting thread 21 and one on the screw shaft 20 arranged rotary control means 15 manufactured. The helical shape is then in step 3 at a temperature greater than 900 ° C, in particular greater than 1050 ° C, cured in a nitrogen-containing gas atmosphere and then in step 4 quenched so quickly that nitride excretion is avoided. Finally, the screw shape in step 5 tempered, preferably in a temperature range between 150 ° C and 400 ° C.

Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäss hergestellten Schraube, die als Betonschraube ausgebildet ist, ist in 2 dargestellt.An embodiment of a screw according to the invention, which is designed as a concrete screw, is in 2 shown.

Die Schraube 10 weist einen zylindrischen Schraubenschaft 20 auf, an dessen Ende ein Sechskantschraubenkopf vorgesehen ist, der ein Drehangriffsmittel 15 bildet. Längs des Schraubenschaftes 20 erstreckt sich ein Schneidgewinde 21 mit einem Aussendurchmesser d und einer Steigung p. Fakultativ kann am Schraubenschaft 20 auch ein durchmesserkleineres Stützgewinde 28 vorgesehen sein.The screw 10 has a cylindrical screw shaft 20 on, at the end of a hex screw head is provided, which is a rotary handle 15 forms. Along the screw shaft 20 extends a cutting thread 21 with an outer diameter d and a pitch p. Optional can be on the screw shaft 20 also a smaller diameter support thread 28 be provided.

Der Schraubenschaft 20 der Schraube ist in eine Bohrung in einem mineralischen Substrat 50, insbesondere in einem Betonsubstrat, eingedreht, wobei das Schneidgewinde 21 beim Eindrehen ein korrespondierendes Gewinde im Substrat 50 freigeschnitten hat. Der Schraubenschaft 20 ist durch eine Bohrung in einer Last 55 durchgeführt, welche vom Schraubenkopf 15 am Substrat 50 gesichert wird.The screw shaft 20 the screw is in a hole in a mineral substrate 50 , in particular in a concrete substrate, screwed in, wherein the cutting thread 21 when screwing a corresponding thread in the substrate 50 has cut free. The screw shaft 20 is through a hole in a load 55 performed by the screw head 15 on the substrate 50 is secured.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 2204244 A1 [0002] EP 2204244 A1 [0002]
  • WO 88/05991 A2 [0003] WO 88/05991 A2 [0003]
  • EP 0652300 A1 [0004] EP 0652300 A1 [0004]

Claims (13)

Verfahren zum Herstellen einer selbstschneidenden Schraube (10), bei dem – ein Rohling aus einem martensitisch härtbaren Stahl bereitgestellt (1) wird, – aus dem Rohling eine Schraubenform mit einem Schraubenschaft (20) und einem am Schraubenschaft (20) angeordneten Schneidgewinde (21) gefertigt (2) wird, und – die Schraubenform anschliessend bei einer Temperatur grösser 900°C in einer stickstoffhaltigen Gasatmosphäre gehärtet (3) wird.Method for producing a self-tapping screw ( 10 ), in which - a blank prepared from a martensitic hardenable steel ( 1 ), - from the blank a helical shape with a screw shank ( 20 ) and one on the screw shaft ( 20 ) arranged cutting thread ( 21 ) ( 2 ), and - then the helical shape is cured at a temperature greater than 900 ° C. in a nitrogen-containing gas atmosphere ( 3 ) becomes. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stahl des Rohlings einen Kohlenstoffgehalt kleiner 0,07% aufweist.A method according to claim 1, characterized in that the steel of the blank has a carbon content of less than 0.07%. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stahl des Rohlings einen Kohlenstoffgehalt grösser oder gleich 0,03% aufweist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the steel of the blank has a carbon content greater than or equal to 0.03%. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stahl des Rohlings einen Chromgehalt grösser 13% und einen Nickelgehalt grösser 2,5% aufweist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the steel of the blank has a chromium content greater than 13% and a nickel content greater than 2.5%. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stahl des Rohlings einen Molybdängehalt grösser 0,3% aufweist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the steel of the blank has a molybdenum content greater than 0.3%. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stahl des Rohlings X3CrNiMo13-4 ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the steel of the blank is X3CrNiMo13-4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubenform ein Drehangriffsmittel (15) zum Übertragen eines Drehmoments auf den Schraubenschaft (20) aufweist, und dass die Schraubenform mitsamt dem Drehangriffsmittel (15) gehärtet (3) wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the helical shape is a turning handle ( 15 ) for transmitting a torque to the screw shank ( 20 ), and that the helical shape together with the rotary handle ( 15 ) hardened ( 3 ) becomes. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubenform am Ende des Härteprozesses so schnell abgeschreckt (4) wird, dass eine Nitridausscheidung vermieden wird, und dass die Schraubenform im Anschluss an das Härten angelassen (5) wird, vorzugsweise in einem Temperaturbereich zwischen 150°C und 400°C.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the helical shape quenched so quickly at the end of the hardening process ( 4 ) that nitride precipitation is avoided, and that the helical shape is tempered after hardening ( 5 ), preferably in a temperature range between 150 ° C and 400 ° C. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubenform aus dem Rohling durch Kaltumformen geformt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the helical shape is formed from the blank by cold forming. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Härten (3) in der stickstoffhaltigen Gasatmosphäre zumindest ein Bereich der Schraubenform mit einer diffusionshemmenden Barriere abgedeckt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that before hardening ( 3 ) is covered in the nitrogen-containing gas atmosphere, at least a portion of the helical shape with a diffusion-inhibiting barrier. Selbstschneidende Schraube (10), hergestellt mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10.Self-tapping screw ( 10 ) prepared by a method according to any one of claims 1 to 10. Schraube nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis des Aussendurchmessers (d) des Schneidgewindes (21) zur Gewindesteigung (p) des Schneidgewindes (21) im Bereich von 1 bis 2, insbesondere im Bereich von 1,2 bis 1,45 liegt.Screw according to claim 11, characterized in that the ratio of the outer diameter (d) of the cutting thread ( 21 ) to the thread pitch (p) of the cutting thread ( 21 ) is in the range of 1 to 2, in particular in the range of 1.2 to 1.45. Betonsubstrat (50) mit einer Bohrung, in die eine Schraube (10) nach Anspruch 11 oder 12 eingedreht ist, wobei im Betonsubstrat (50) eine Negativform zum Schneidgewinde (21) der Schraube (10) gebildet ist.Concrete substrate ( 50 ) with a hole into which a screw ( 10 ) is screwed in according to claim 11 or 12, wherein in the concrete substrate ( 50 ) a negative mold to the cutting thread ( 21 ) of the screw ( 10 ) is formed.
DE102012216117.1A 2012-09-12 2012-09-12 Method for producing a self-tapping screw Withdrawn DE102012216117A1 (en)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102012216117.1A DE102012216117A1 (en) 2012-09-12 2012-09-12 Method for producing a self-tapping screw
TW102132586A TW201435142A (en) 2012-09-12 2013-09-10 Process to produce a self-driving screw
EP13765313.5A EP2895640A1 (en) 2012-09-12 2013-09-10 Method for producing a self-tapping screw
PCT/EP2013/068739 WO2014040995A1 (en) 2012-09-12 2013-09-10 Method for producing a self-tapping screw

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102012216117.1A DE102012216117A1 (en) 2012-09-12 2012-09-12 Method for producing a self-tapping screw

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102012216117A1 true DE102012216117A1 (en) 2014-03-13

Family

ID=49223740

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102012216117.1A Withdrawn DE102012216117A1 (en) 2012-09-12 2012-09-12 Method for producing a self-tapping screw

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP2895640A1 (en)
DE (1) DE102012216117A1 (en)
TW (1) TW201435142A (en)
WO (1) WO2014040995A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020016040A1 (en) 2018-07-20 2020-01-23 Robert Bosch Gmbh Method for producing a component from a steel with a nitrogen-containing protective layer and component produced correspondingly
US20210054866A1 (en) * 2018-03-08 2021-02-25 Hilti Aktiengesellschaft Bimetallic screw with martensitically hardenable steel

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3128189A1 (en) 2015-08-05 2017-02-08 HILTI Aktiengesellschaft Anchor device for fixing an insulating board to a building structure
DE102016108775A1 (en) * 2016-05-12 2017-11-16 Fischerwerke Gmbh & Co. Kg Self-tapping concrete screw
EP3421623A1 (en) 2017-06-26 2019-01-02 HILTI Aktiengesellschaft Martensitic hardening steel and its use, in particular for producing a screw
EP3757316A1 (en) 2019-06-27 2020-12-30 Hilti Aktiengesellschaft Concrete screw with integrated washer with bulging underhead surface
DE102020102982A1 (en) * 2020-02-05 2021-08-05 Böllhoff Verbindungstechnik GmbH Joining element, connection structure with the joining element, manufacturing method of the joining element and corresponding connection method

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3000165A1 (en) * 1979-01-08 1980-07-17 Illinois Tool Works METHOD FOR PRODUCING A TAPPING SCREW AND TAPPING SCREW PRODUCED BY THE METHOD
DE3235447A1 (en) * 1981-10-27 1983-05-11 Yugen Kaisha Shinjo Seisakusho, Osaka Drilling screw
WO1988005991A2 (en) 1987-02-18 1988-08-25 Sfs Stadler Ag Fixing device and method for the manufacture of same
EP0652300A1 (en) 1993-10-05 1995-05-10 Hans Prof. Dr.-Ing. Berns Case nitriding for producing a high-strength austenitic skin in stainless steels
WO2002004822A1 (en) * 2000-07-10 2002-01-17 Sfs Intec Holding Ag Self-tapping fastener
DE69713662T2 (en) * 1996-04-12 2002-12-05 Nitruvid Argenteuil Surface treatment of a metal substrate, metal substrate thus produced and its applications
DE60214456T2 (en) * 2001-02-27 2007-09-13 Daido Tokushuko K.K., Nagoya Martensitic stainless steel with high hardness and good corrosion resistance
DE60311514T2 (en) * 2002-07-04 2007-10-31 Shinjo Mfg. Co., Ltd. HEAT-RESISTANT DRILLING SCREW
DE202009011665U1 (en) * 2009-08-27 2009-12-10 Röttgers, Christoph Stainless steel drilling screw
EP2204244A1 (en) 2008-12-17 2010-07-07 HILTI Aktiengesellschaft Method for producing a thread moulding screw

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19938363A1 (en) * 1999-08-13 2001-02-15 Hilti Ag Screw anchor
DE102010063675A1 (en) * 2010-12-21 2012-06-21 Hilti Aktiengesellschaft Screw

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3000165A1 (en) * 1979-01-08 1980-07-17 Illinois Tool Works METHOD FOR PRODUCING A TAPPING SCREW AND TAPPING SCREW PRODUCED BY THE METHOD
DE3235447A1 (en) * 1981-10-27 1983-05-11 Yugen Kaisha Shinjo Seisakusho, Osaka Drilling screw
WO1988005991A2 (en) 1987-02-18 1988-08-25 Sfs Stadler Ag Fixing device and method for the manufacture of same
EP0652300A1 (en) 1993-10-05 1995-05-10 Hans Prof. Dr.-Ing. Berns Case nitriding for producing a high-strength austenitic skin in stainless steels
DE69713662T2 (en) * 1996-04-12 2002-12-05 Nitruvid Argenteuil Surface treatment of a metal substrate, metal substrate thus produced and its applications
WO2002004822A1 (en) * 2000-07-10 2002-01-17 Sfs Intec Holding Ag Self-tapping fastener
DE60214456T2 (en) * 2001-02-27 2007-09-13 Daido Tokushuko K.K., Nagoya Martensitic stainless steel with high hardness and good corrosion resistance
DE60311514T2 (en) * 2002-07-04 2007-10-31 Shinjo Mfg. Co., Ltd. HEAT-RESISTANT DRILLING SCREW
EP2204244A1 (en) 2008-12-17 2010-07-07 HILTI Aktiengesellschaft Method for producing a thread moulding screw
DE202009011665U1 (en) * 2009-08-27 2009-12-10 Röttgers, Christoph Stainless steel drilling screw

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20210054866A1 (en) * 2018-03-08 2021-02-25 Hilti Aktiengesellschaft Bimetallic screw with martensitically hardenable steel
WO2020016040A1 (en) 2018-07-20 2020-01-23 Robert Bosch Gmbh Method for producing a component from a steel with a nitrogen-containing protective layer and component produced correspondingly
DE102018212111A1 (en) 2018-07-20 2020-01-23 Robert Bosch Gmbh Method for producing a component from a steel with a nitrogen-containing protective layer and component produced accordingly

Also Published As

Publication number Publication date
TW201435142A (en) 2014-09-16
EP2895640A1 (en) 2015-07-22
WO2014040995A1 (en) 2014-03-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102012216117A1 (en) Method for producing a self-tapping screw
EP3645756B1 (en) Martensitic hardening steel and its use, in particular for producing a screw
DE102007000485B3 (en) Fastening part e.g. bolt, for fastening e.g. rock, has intermediate zone formed of ferritic steel arranged between core and edge zones, where hardness of intermediate zone is smaller than carbon-containing steel of core zone
EP1466990B1 (en) Screw with a partially hardened point and process for making same
EP2655676B1 (en) Screw made of low-alloy carbon steel, and method for producing such a screw
WO2019170507A1 (en) Bimetallic screw with martensitically hardenable steel
EP1109637A1 (en) Light alloy thread-forming screw and its production method
CN101501350A (en) High performance thread forming screw
DE202009011665U1 (en) Stainless steel drilling screw
WO2012084386A1 (en) Screw anchor
DE102012217020B4 (en) Manufacturing process for a chain element with a surface layer containing boron and vanadium
DE102004053935B4 (en) Process for the heat treatment of a component made of a thermosetting heat-resistant steel and a component made of a thermosetting, heat-resistant steel
DE102004048172A1 (en) Chipless produced thin-walled stainless bearing component in particular rolling bearing component
DE10158197A1 (en) Fastener made from a low alloy carbon steel and process for its manufacture
DE102018208283A1 (en) Method for producing a metallic component
DE202014007106U1 (en) Stainless steel drilling screw made of duplex steel
DE102013108032A1 (en) Concrete screw and method for its production
DE102013108018A1 (en) Fastening element and method for producing a fastener
DE3702634A1 (en) STEEL PIN FOR A FASTENING AGENT AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF
WO2015081938A1 (en) Chain element
EP1664563B1 (en) Method for producing joint components having an improved resistance to wear and tear
DE19921286A1 (en) Heat treatment process for the production of surface-hardened long and flat products from unalloyed or low-alloy steels
WO2017025397A1 (en) Method for producing a tool steel
EP1760162B1 (en) Process for producing a shaft for compressors
DE102019202102A1 (en) Method for hardening a component

Legal Events

Date Code Title Description
R079 Amendment of ipc main class

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: F16B0025020000

Ipc: C23C0008260000

R163 Identified publications notified
R005 Application deemed withdrawn due to failure to request examination