DE102021112643A1 - Process for producing a bimetal screw, base body of a bimetal screw and bimetal screw - Google Patents

Process for producing a bimetal screw, base body of a bimetal screw and bimetal screw Download PDF

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Jonas Wälder
Benjamin Echle
Sebastian Schilling
Lars Freudigmann
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Fischerwerke GmbH and Co KG
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Bimetallschraube (1), insbesondere einer Betonschraube, die einen ersten Schaftteil (8) und einen zweiten Schaftteil (9) umfasst, die in Richtung einer Längsachse (L) der Bimetallschraube (1) hintereinander angeordnet und an einer Schweißstelle (10) miteinander zu einem Grundkörper (7) verschweißt sind, auf den ein Gewinde (5) gewalzt wird. Kennzeichnend für die Erfindung ist, dass der Durchmesser des zweiten Schaftteils (9) in dem Bereich, in dem das Gewinde (5) gewalzt wird, kleiner ist als der Durchmesser des ersten Schaftteils (8).The invention relates to a method for producing a bimetallic screw (1), in particular a concrete screw, which comprises a first shank part (8) and a second shank part (9) which are arranged one behind the other in the direction of a longitudinal axis (L) of the bimetallic screw (1) and attached a weld (10) are welded together to form a base body (7) onto which a thread (5) is rolled. Characteristic of the invention is that the diameter of the second shank part (9) in the area in which the thread (5) is rolled is smaller than the diameter of the first shank part (8).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Bimetallschraube mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1, einen Grundkörper einer Bimetallschraube gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 4 sowie eine Bimetallschraube gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 7.The invention relates to a method for producing a bimetal screw having the features of the preamble of claim 1, a base body of a bimetal screw according to the preamble of claim 4 and a bimetal screw according to the preamble of claim 7.

Aus der europäischen Patentanmeldung EP 3 674 028 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung einer Bimetallschraube bekannt, bei der zwei Teile einer Bimetallschraube vor dem Walzen eines Außengewindes der Schraube miteinander verschweißt werden. Dabei werden zwei Rohlinge, die denselben Außendurchmesser aufweisen, gegeneinandergepresst und an der Kontaktstelle mittels Laserstrahlschweißen miteinander verschweißt.From the European patent application EP 3 674 028 A1 a method for producing a bimetallic screw is known, in which two parts of a bimetallic screw are welded together before rolling an external thread of the screw. Two blanks with the same outside diameter are pressed against each other and welded together at the contact point using laser beam welding.

Eine weitere gattungsgemäße Bimetallschraube ist aus der europäischen Patentanmeldung EP 3 536 812 A1 bekannt. Diese Schraube ist speziell als Betonschraube ausgebildet. Hergestellt wird die Schraube durch das Verschweißen von zwei Teilen zu einem Grundkörper, wobei ein Gewinde vor dem Verschweißen auf die Rohlinge der beiden zu verschweißenden Teile gewalzt wird.Another generic bimetal screw is from the European patent application EP 3 536 812 A1 known. This screw is specially designed as a concrete screw. The screw is manufactured by welding two parts to form a base body, with a thread being rolled onto the blanks of the two parts to be welded before welding.

Aufgabe der Erfindung ist, eine Bimetallschraube vorzuschlagen, deren Herstellung vereinfacht ist.The object of the invention is to propose a bimetallic screw whose production is simplified.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1, einen Grundkörper mit den Merkmalen des Anspruchs 4 sowie eine Bimetallschraube gemäß Anspruch 7 gelöst.This object is achieved according to the invention by a method having the features of claim 1, a base body having the features of claim 4 and a bimetal screw according to claim 7.

Das erfindungsgemäße Verfahren dient zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Bimetallschraube, insbesondere einer Betonschraube. Eine „Bimetallschraube“ ist im Sinne der Erfindung eine Schraube, die einen in Einbringrichtung vorderen ersten Schaftteil und einen zweiten Schaftteil umfasst, die in Richtung einer Längsachse der Schraube hintereinander angeordnet und an einer Schweißstelle miteinander verschweißt sind. Hier und nachfolgend werden die Begriffe „Schraube“ und „Bimetallschraube“ synonym verwendet.The method according to the invention serves to produce a bimetal screw according to the invention, in particular a concrete screw. According to the invention, a “bimetal screw” is a screw that comprises a first shank part at the front in the direction of insertion and a second shank part, which are arranged one behind the other in the direction of a longitudinal axis of the screw and are welded to one another at a weld point. Here and in the following, the terms “screw” and “bimetal screw” are used synonymously.

Eine Betonschraube ist eine spezielle Art von Schraube, die in ein in einem mineralischen Verankerungsgrund vorgebohrtes Bohrloch eingeschraubt werden kann, insbesondere in Beton, wobei die Schraube sich ihren Gewindegang in dem Verankerungsgrund selbstständig schneidet. Mit „in Einbringrichtung vorderer Schaftteil“ ist der Teil des Schafts der Schraube gemeint, der beim planmäßigen Einbringen der Schraube in ein Bohrloch zuerst in das Bohrloch gelangt.A concrete screw is a special type of screw that can be screwed into a pre-drilled hole in a mineral base material, particularly concrete, where the screw self-cuts its thread in the base material. “Shaft part in front in the direction of insertion” means that part of the shank of the screw that enters the drill hole first when the screw is planned to be inserted into a drill hole.

Der vordere Schaftteil der Bimetallschraube ist zum Bohren und/oder zum Schneiden beziehungsweise Formen eines Gewindes in einem Werkstoff vorgesehen und wird aus einem ersten Rohling aus einem ersten Stahl hergestellt, der derart härtbar ist, dass das vordere Schaftteil nach dem Härten zum Bohren, Schneiden oder Einformen eines Gewindes in ein Bohrloch geeignet ist. Insbesondere weist der vordere Schaftteil einer als Betonschraube ausgestalteten erfindungsgemäßen Bimetallschraube im gebrauchsfertigen Zustand eine Härte von mindestens 50 HRC, insbesondere von mindestens 55 HRC auf, um ein Einschneiden eines Gewindes durch den vorderen Schaftteil beim Eindrehen der Schraube in ein Bohrloch im Beton zu gewährleisten. Der vordere Schaftteil besteht daher insbesondere aus einem ersten Rohling aus einem härtbaren Stahl, insbesondere aus einem Kohlenstoffstahl.The front shank part of the bimetallic screw is intended for drilling and/or cutting or forming a thread in a material and is made from a first blank made of a first steel that can be hardened in such a way that the front shank part can be used for drilling, cutting or Forming a thread in a drilled hole is suitable. In particular, the front shank part of a bimetallic screw according to the invention designed as a concrete screw has a hardness of at least 50 HRC, in particular at least 55 HRC, in the ready-to-use state, in order to ensure that a thread is cut through the front shank part when the screw is screwed into a drilled hole in the concrete. The front part of the shaft therefore consists in particular of a first blank made of hardenable steel, in particular carbon steel.

Dagegen besteht der zweite, hintere Schaftteil aus einem zweiten Rohling aus einem zweiten Stahl, dessen Kohlenstoffkonzentration geringer ist als die Kohlenstoffkonzentration des ersten Stahls. Insbesondere ist der zweite Stahl korrosionsbeständiger als der erste Stahl und für Befestigungselemente geeignet, die im Außenbereich eingesetzt werden. Dabei ist der erste Rohling insbesondere kürzer als der zweite Rohling, damit der zweite, korrosionsbeständigere Schaftteil verhältnismäßig weit in das Bohrloch eingreifen kann, um eine gute Tragfähigkeit der Schraube im Verankerungsgrund dauerhaft zu gewährleisten.In contrast, the second, rear upper part consists of a second blank made of a second steel, the carbon concentration of which is lower than the carbon concentration of the first steel. In particular, the second steel is more resistant to corrosion than the first steel and is suitable for fasteners that are used outdoors. In particular, the first blank is shorter than the second blank, so that the second, more corrosion-resistant shank part can reach relatively far into the borehole in order to permanently ensure good load-bearing capacity of the screw in the anchoring base.

Derartige Bimetallschrauben sind einem Fachmann bekannt und werden typischerweise im Außenbereich eines Gebäudes oder in feuchten Innenbereichen eingesetzt, wobei der vordere erste Schaftteil die Funktion des Bohrens, Schneidens oder Formens übernimmt, während der hintere zweite Schaftteil eine dauerhafte Tragfähigkeit der Bimetallschraube gewährleistet.Such bimetallic screws are known to a person skilled in the art and are typically used outside of a building or in damp interior areas, with the front first shank part taking on the function of drilling, cutting or shaping, while the rear second shank part ensures permanent load-bearing capacity of the bimetallic screw.

Die beiden Rohlinge der beiden Schaftteile sind vor dem Walzen des Gewindes insbesondere im Wesentlichen zylinderförmig. An dem zweiten Schaftteil kann zudem ein Kopfabschnitt, insbesondere in Form eines typischen Schraubenkopfs einstückig angeordnet sein oder nach dem Verschweißen angeordnet werden. Der Schraubenkopf kann beispielsweise als Senkkopf mit eingeprägter Bitaufnahme oder Sechskantkopf ausgeformt sein, wie dies aus dem Stand der Technik bekannt ist. Der Kopfabschnitt kann alternativ auch als zweites Außengewinde ausgestaltet sein, das sich vom Außengewinde unterscheidet, das zum Einschneiden in den Verankerungsgrund vorgesehen ist. Insbesondere ist das zweite Außengewinde ein metrisches Gewinde, wie dies aus dem Stand der Technik bekannt ist. Der Kopfabschnitt wird insbesondere an dem zweiten Schaftteil durch Umformen angeformt, bildet aber kein Teil des zweiten Schaftteils.The two blanks of the two shaft parts are, in particular, essentially cylindrical before the thread is rolled. A head section, in particular in the form of a typical screw head, can also be arranged in one piece on the second shaft part or can be arranged after welding. The screw head can, for example, be in the form of a countersunk head with an embossed bit socket or a hexagonal head, as is known from the prior art. Alternatively, the head section can also be designed as a second external thread, which differs from the external thread that is provided for cutting into the anchor base. In particular, the second external thread is a metric thread, as is known from the prior art. The head section is esp Specially formed on the second shaft part by reshaping, but does not form part of the second shaft part.

Die beiden Rohlinge werden üblicherweise aus einem Drahtmaterial hergestellt. Sie werden erfindungsgemäß zu einem Grundkörper der Bimetallschraube miteinander verschweißt, bevor nachfolgend das Gewinde auf diesen Grundkörper gewalzt wird. Der Grundkörper bildet also ein Zwischenprodukt vor dem Walzen des Gewindes. Das Gewinde erstreckt sich insbesondere in Längsrichtung vom ersten Schaftteil über die Schweißstelle zum zweiten Schaftteil und ist auch im Bereich der Schweißstelle nicht unterbrochen. Insbesondere kann sich das Gewinde vollständig über den ersten Schaftteil erstrecken, wobei vorne ein Gewindeanlauf vorgesehen sein kann, der sich beispielsweise über eine Umdrehung des Gewindes erstreckt. Dagegen endet das Gewinde typischerweise am zweiten Schaftteil mit Abstand vor dem Kopfabschnitt. Mit „vorne“ bzw. „vorderes Ende“ ist das Ende der Schraube gemeint, das sich in Einbringrichtung der Schraube in das Bohrloch vorne befindet. „Hinten“ bzw. „hinteres Ende“ meint das entgegengesetzte Ende der Schraube.The two blanks are usually made from wire material. According to the invention, they are welded together to form a base body of the bimetallic screw before the thread is then rolled onto this base body. The base body thus forms an intermediate product before the thread is rolled. The thread extends in particular in the longitudinal direction from the first shank part via the weld point to the second shank part and is also uninterrupted in the area of the weld point. In particular, the thread can extend completely over the first shank part, it being possible for a thread start to be provided at the front, which extends, for example, over one revolution of the thread. In contrast, the thread typically ends on the second shank part at a distance in front of the head section. "Front" or "front end" means the end of the screw that is at the front in the direction of insertion of the screw into the drilled hole. "Rear" or "rear end" means the opposite end of the screw.

Damit die Schweißstelle das Walzen des Gewindes nicht behindert, ist erfindungsgemäß der Durchmesser des zweiten Schaftteils in dem Bereich, in dem nach dem Verschweißen das Gewinde gewalzt wird, kleiner als der Durchmesser des ersten Schaftteils. Dabei bleiben Abschnitte des zweiten Schaftteils, in denen kein Gewinde geformt wird, bei der Ermittlung des Durchmessers unberücksichtigt, ebenfalls ein Kopfabschnitt, der kein Teil des zweiten Schaftabschnitts bildet. Insbesondere ist der Durchmesser des zweiten Schaftteils in einem Bereich, der sich an die Schweißstelle anschließt und dessen Länge dem Durchmesser in diesem Bereich entspricht, kleiner als der Durchmesser des ersten Schaftteils. Durch die erfindungsgemäße Wahl der Durchmesser steht an der Übergangsstelle vom ersten Schaftteil zum zweiten Schaftteil relativ viel Material des ersten Schaftteils zur Verfügung, das beim Walzen außen über die Schweißstelle gedrückt werden kann und sich zwischen die Walzbacken und die Schweißnaht legt, so dass die Walzbacken nicht direkt in Kontakt mit dem Material der Schweißnaht kommen. Dadurch werden die Walzbacken vor zu großer Abnutzung geschützt und ihre Lebensdauer verlängert, wodurch das erfindungsgemäße Herstellverfahren Ausfall- und Wartungszeiten verringert, was eine sichere und kostengünstige Herstellung der Schraube ermöglicht.So that the welding point does not impede the rolling of the thread, according to the invention the diameter of the second shank part in the area in which the thread is rolled after welding is smaller than the diameter of the first shank part. Sections of the second shank part in which no thread is formed are not taken into account when determining the diameter, as is a head section that does not form part of the second shank section. In particular, the diameter of the second shank part is smaller than the diameter of the first shank part in an area which adjoins the welding point and whose length corresponds to the diameter in this area. Due to the selection of the diameter according to the invention, a relatively large amount of material from the first shaft part is available at the transition point from the first shaft part to the second shaft part, which can be pressed over the weld point on the outside during rolling and lies between the rolling dies and the weld seam, so that the rolling dies cannot come into direct contact with the material of the weld. This protects the rolling dies from excessive wear and extends their service life, as a result of which the production method according to the invention reduces downtime and maintenance times, which enables the screw to be produced reliably and cost-effectively.

Vorzugsweise werden die beiden Schaftteile mittels Laserstrahlschweißen miteinander verschweißt. Somit wird die Bildung einer unerwünschten Wulst im Bereich der Schweißnaht vermieden, wie sie beim bekannten Reibschweißen entsteht, die durch einen weiteren Verfahrensschritt wieder entfernt werden müsste.The two shaft parts are preferably welded to one another by means of laser beam welding. This avoids the formation of an undesired bulge in the area of the weld seam, as occurs in known friction welding, which would have to be removed again in a further process step.

Beim Verschweißen sind die beiden Schaftteile vorzugsweise voneinander beabstandet, wodurch eine leicht eingefallene Schweißnaht entsteht. Zudem füllt sich der Bereich zwischen den beiden Schaftteilen beim Verschweißen mit dem Materialgemisch der beim Schweißvorgang sich vermischenden Materialien der beiden Schaftteile, das die Schweißnaht bildet. Da das Materialgemisch nun auch die Schweißnaht zwischen den beiden Teilen bildet, die vor dem Verschweißen aufgrund des gewählten Abstands nicht mit Material der beiden Schaftteile gefüllt war, steht Material zur Verfügung, um das Volumen vollständig zu füllen, so dass die Schweißnaht radial zumindest in Teilbereichen unter den Durchmessern der Schaftteile untersteht. Dadurch wird verhindert, dass das beim Verschweißen entstehende Materialgemisch beim nachfolgenden Walzen des Gewindes den Walzprozess behindert.During welding, the two shaft parts are preferably spaced apart, resulting in a slightly sunken weld seam. In addition, the area between the two shaft parts fills up during welding with the material mixture of the materials of the two shaft parts that mix during the welding process and forms the weld seam. Since the material mixture now also forms the weld seam between the two parts, which was not filled with material from the two shaft parts before welding due to the selected distance, material is available to completely fill the volume so that the weld seam is radial, at least in some areas under the diameters of the shank parts. This prevents the material mixture produced during welding from impeding the rolling process during the subsequent rolling of the thread.

Der erfindungsgemäße Grundkörper einer Bimetallschraube, der als Zwischenprodukt vor dem Walzen des Gewindes dient, wird insbesondere nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt. Der Grundkörper umfasst den ersten Schaftteil und den zweiten Schaftteil, die in Richtung einer Längsachse der Schraube hintereinander angeordnet und an der Schweißstelle miteinander verschweißt sind. Wie oben beschrieben ist der erste Schaftteil aus einem ersten Rohling aus einem ersten Stahl und der zweite Schaftteil aus einem zweiten Rohling aus einem zweiten Stahl hergestellt, dessen Kohlenstoffkonzentration geringer ist, als die Kohlenstoffkonzentration des ersten Stahls. Kennzeichnend für den erfindungsgemäßen Grundkörper ist, dass der Durchmesser des ersten Schaftteils größer als der Durchmesser des zweiten Schaftteils ist, in einem Bereich, der sich an die Schweißstelle anschließt und dessen Länge dem Durchmesser in diesem Bereich entspricht. In diesem Bereich, und gegebenenfalls darüber hinaus, kann anschließend das Gewinde gewalzt werden.The basic body of a bimetallic screw according to the invention, which serves as an intermediate product before the thread is rolled, is produced in particular by the method according to the invention. The base body comprises the first shank part and the second shank part, which are arranged one behind the other in the direction of a longitudinal axis of the screw and are welded to one another at the welding point. As described above, the first shank portion is made of a first blank of a first steel and the second shank portion is made of a second blank of a second steel having a carbon concentration lower than the carbon concentration of the first steel. It is characteristic of the basic body according to the invention that the diameter of the first shank part is larger than the diameter of the second shank part in an area that adjoins the weld point and whose length corresponds to the diameter in this area. The thread can then be rolled in this area and possibly beyond.

Vorzugsweise verläuft der Übergang nach dem Verschweißen zwischen dem ersten Schaftteil und dem zweiten Schaftteil im Bereich der Schweißstelle ohne Durchmesserstufe, also stetig ohne eine Sprungstelle zwischen den beiden Schaftteilen.Preferably, after the welding, the transition between the first shaft part and the second shaft part in the area of the welding point runs without a step in diameter, ie continuously without a discontinuity between the two shaft parts.

Weiterhin ist bevorzugt, dass der Übergang zwischen dem ersten Schaftteil und dem zweiten Schaftteil im gesamten Bereich der Schweißstelle eine Querschnittfläche aufweist, die kleiner als oder gleich groß wie die Querschnittsfläche des ersten Schaftteils im Bereich des Übergangs ist.Furthermore, it is preferred that the transition between the first shank part and the second shank part has a cross-sectional area in the entire area of the weld that is smaller than or equal to the cross-sectional area of the first shank part in the area of the transition.

Die erfindungsgemäße Bimetallschraube, insbesondere eine Betonschraube, ist nach dem oben beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren und/oder aus dem oben beschriebenen erfindungsgemäßen Grundköper hergestellt.The bimetal screw according to the invention, in particular a concrete screw, is produced according to the method according to the invention described above and/or from the base body according to the invention described above.

Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen, Ausführungen und Ausgestaltungen der Erfindung, sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in einer Figur gezeichneten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen oder gezeichneten Kombination, sondern auch in grundsätzlich beliebigen anderen Kombinationen oder aber einzeln verwendbar. Es sind Ausführungen der Erfindung möglich, die nicht alle Merkmale eines abhängigen Anspruchs aufweisen. Auch können einzelne Merkmale eines Anspruchs durch andere offenbarte Merkmale oder Merkmalskombinationen ersetzt werden. Ausführungen der Erfindung, die nicht alle Merkmale des oder der Ausführungsbeispiele, sondern einen grundsätzlich beliebigen Teil der gekennzeichneten Merkmale eines Ausführungsbeispiels gegebenenfalls in Kombination mit einem, mehreren oder allen Merkmalen eines oder mehrerer weiteren Ausführungsbeispiele aufweisen, sind möglich.The features and combinations of features, versions and configurations of the invention mentioned above in the description, as well as the features and combinations of features mentioned below in the description of the figures and/or drawn in a figure, are not only in the combination specified or drawn, but also in any other combination Can be used in combination or individually. Embodiments of the invention are possible which do not have all the features of a dependent claim. Individual features of a claim can also be replaced by other disclosed features or combinations of features. Embodiments of the invention that do not have all the features of the exemplary embodiment(s) but basically any part of the characterized features of an exemplary embodiment, optionally in combination with one, several or all features of one or several further exemplary embodiments, are possible.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert.The invention is explained in more detail below on the basis of several exemplary embodiments.

Es zeigen:

  • 1 eine erfindungsgemäße Betonschraube in einer Seitenansicht;
  • 2 den Grundkörper der Betonschraube der 1;
  • 3a, b die beiden Rohlinge des Grundkörpers der 2 vor und nach dem Verschweißen;
  • 4a, b die beiden Rohlinge des Grundkörpers der 2 vor und nach dem Verschweißen mit einem alternativen Schweißverfahren;
  • 5 ein vorderer Abschnitt der erfindungsgemäßen Schraube in einer teilweise geschnittenen Darstellung.
Show it:
  • 1 a concrete screw according to the invention in a side view;
  • 2 the body of the concrete screw 1 ;
  • 3a, b the two blanks of the main body of the 2 before and after welding;
  • 4a, b the two blanks of the main body of the 2 before and after welding with an alternative welding process;
  • 5 a front section of the screw according to the invention in a partially sectioned view.

In 1 ist eine erfindungsgemäße Bimetallschraube 1, hier in Form einer Betonschraube, dargestellt. Die Bimetallschraube 1, nachfolgend Schraube 1 genannt, weist ein ebenes vorderes Ende 2 auf. Die Schraube 1 erstreckt sich vom vorderen Ende 2 entlang einer Längsachse L bis zu einem linsenförmigen Schraubenkopf 3. Das vordere Ende 2 ist das Ende der Schraube 1, das beim planmäßigen Einschrauben der Schraube 1 in ein Bohrloch (nicht dargestellt) in Einbringrichtung E als erstes in das Bohrloch gelangt. Am Schaft 4 der Schraube 1 ist ein Gewinde 5 angeordnet, das sich vom vorderen Ende 2 bis zu einem gewindefreien Schaftabschnitt 6 der Schraube 1 erstreckt, der zwischen dem Schraubenkopf 3 und dem Gewinde 5 angeordnet ist.In 1 is a bimetallic screw 1 according to the invention, shown here in the form of a concrete screw. The bimetallic screw 1, referred to below as screw 1, has a flat front end 2. The screw 1 extends from the front end 2 along a longitudinal axis L to a lens-shaped screw head 3. The front end 2 is the end of the screw 1 that is the first to be screwed in when the screw 1 is screwed into a drilled hole (not shown) in the insertion direction E got into the borehole. A thread 5 is arranged on the shank 4 of the screw 1 and extends from the front end 2 to an unthreaded shank section 6 of the screw 1 , which is arranged between the screw head 3 and the thread 5 .

Die Schraube 1 wurde durch Gewindewalzen aus dem in 2 dargestellten Grundkörper 7 hergestellt. Der Grundkörper 7 umfasst einen ersten Schaftteil 8 und einer zweiten Schaftteil 9, die in Richtung der Längsachse L der Schraube 1 hintereinander angeordnet und an einer Schweißstelle 10 miteinander verschweißt sind. Der erste Schaftteil 8 und der zweite Schaftteil 9 des Grundkörpers 7 sind durch die Schweißstelle 10 miteinander verbunden.The screw 1 was made by thread rolling from the in 2 shown base body 7 made. The base body 7 comprises a first shank part 8 and a second shank part 9 which are arranged one behind the other in the direction of the longitudinal axis L of the screw 1 and are welded to one another at a welding point 10 . The first shank part 8 and the second shank part 9 of the base body 7 are connected to one another by the weld point 10 .

Beide Schaftteile 8, 9 sind zylindrisch, wobei der erste Schaftteil 8 in Richtung der Längsachse L kürzer als der zweite Schaftteil 9 ist. Der erste Schaftteil 8 ist aus einem ersten Rohling aus einem ersten Stahl und der zweite Schaftteil 9 aus einem zweiten Rohling aus einem zweiten Stahl hergestellt, beispielsweise jeweils durch Kaltmassivumformung, wobei der Schraubenkopf 3 am zweiten Teil einstückig angeformt ist. Der Schraubenkopf 3 bildet mit einem Übergangsbereich 19 den Kopfabschnitt 11, der aber kein Teil des zweiten Schaftteils 9 bildet.Both shank parts 8, 9 are cylindrical, with the first shank part 8 being shorter in the direction of the longitudinal axis L than the second shank part 9. The first shank part 8 is made from a first blank made from a first steel and the second shank part 9 is made from a second blank made from a second steel, for example in each case by cold forging, the screw head 3 being integrally formed on the second part. The screw head 3 forms the head section 11 with a transition area 19 which, however, does not form part of the second shank part 9 .

Der erste Stahl ist in diesem Fall ein Stahl, dessen Kohlenstoffkonzentration größer ist als die des zweiten Stahls. Der erste Schaftteil 8 ist zylindrisch und weist einen größeren Durchmesser auf, als der zweite Schaftteil 9, in dem Bereich, in dem nachfolgend das Gewinde 5 gewalzt wird.In this case, the first steel is a steel whose carbon concentration is greater than that of the second steel. The first shank part 8 is cylindrical and has a larger diameter than the second shank part 9 in the area in which the thread 5 is subsequently rolled.

In den 3a und 3b sind die beiden Schaftteile 8, 9 des Grundkörpers 7 vor und nach dem Verschweißen dargestellt. Die beiden zylindrischen Schaftteile 8, 9 werden vor dem Verschweißen koaxial an Grund- beziehungsweise Deckflächen der Zylinder ohne oder mit relativ geringem axialen Druck koaxial aneinander gelegt, wie dies 3a zeigt, und dann mittels Laserstrahlschweißen miteinander verschweißt, wodurch an der Schweißstelle 10 ein Volumen aus einem Materialgemisch 12 entsteht, das aus dem aufgeschmolzenen Material des ersten Schaftteils 8 und dem des zweiten Schaftteils 9 besteht, und das die beiden Schaftteile 8, 9 verbindet. Die Schweißstelle 10 weist an ihrer Außenseite, also in Umfangsrichtung, einen im Wesentlichen stetigen Übergang 13 ohne eine Durchmesserstufe auf. Zudem weist der Übergang 13 zwischen dem ersten Schaftteil 8 und dem zweiten Schaftteil 9 im gesamten Bereich der Schweißstelle 10 eine Querschnittsfläche auf, die kleiner als oder gleich groß wie die Querschnittsfläche des ersten Schaftteils 8 im Bereich des Übergangs 13 ist.In the 3a and 3b the two shaft parts 8, 9 of the base body 7 are shown before and after welding. Before welding, the two cylindrical shaft parts 8, 9 are placed coaxially against one another on the base or cover surfaces of the cylinders, with no or relatively little axial pressure, as shown here 3a shows, and then welded together by means of laser beam welding, as a result of which a volume of a material mixture 12 is formed at the welding point 10, which consists of the melted material of the first shaft part 8 and that of the second shaft part 9, and which connects the two shaft parts 8, 9. On its outside, ie in the circumferential direction, the weld point 10 has an essentially continuous transition 13 without a diameter step. In addition, the transition 13 between the first shank part 8 and the second shank part 9 has a cross-sectional area in the entire area of the weld point 10 that is smaller than or equal to the cross-sectional area of the first shank part 8 in the area of the transition 13 .

Beim Verschweißen müssen die beiden Schaftteile 8, 9 nicht aneinander anliegen, sondern sie können vor dem Verschweißen in axialer Richtung beabstandet sein, wie dies in 4a dargestellt ist. Der Freiraum 14 füllt sich beim Laserstrahlschweißen mit dem Materialgemisch 12. Da der Freiraum 14 als zusätzliches Volumen mit dem beim Schweißen erwärmten Materialgemisch 12 zu füllen ist, erstreckt sich der Übergang 13 in diesem Fall nicht so weit radial nach außen, wie dies in 3b zu sehen ist, so dass Unterfüllungen 15 entstehen können, die erst beim nachfolgenden Walzvorgang durch ein Überwalzen mit dem Material des ersten Teils 8 und dem des zweiten Teils 9 gefüllt werden, wie dies nachfolgend für 5 beschrieben ist.During welding, the two shaft parts 8, 9 do not have to be in contact with one another, but they can be positioned in the axial direction prior to welding tion be spaced as shown in 4a is shown. The free space 14 is filled with the material mixture 12 during laser beam welding. Since the free space 14 is to be filled as an additional volume with the material mixture 12 heated during welding, the transition 13 in this case does not extend as far radially outwards as is the case in 3b can be seen, so that underfills 15 can arise, which are only filled during the subsequent rolling process by rolling over with the material of the first part 8 and that of the second part 9, as follows for 5 is described.

Nach dem Verschweißen der beiden Schaftteile 8, 9 zum Grundkörper 7 wird das Gewinde 5 gewalzt. Dabei wird Material des im Durchmesser größeren ersten Schaftteils 8 außen über die Schweißstelle 10 überwalzt, wie dies im geschnitten dargestellten Bereich der 5 zu sehen ist. Nach dem Schweißen ist das Materialgemisch 12 der Schweißstelle 10 hart, verglichen mit dem Material des Grundkörpers 7 bzw. des Gewindes 5. Durch das Überwalzen zur Herstellung des Gewindes 5 legt sich das vergleichsweise weiche Material des Grundkörpers 7 als eine äußere Schutzschicht 18 über das harte Materialgemisch 12, so dass die Walzbacken beim Gewindewalzen nicht direkt in Kontakt mit dem harten Materialgemisch 12 kommen, was zu einem erhöhten Verschleiß der Walzbacken führen würde.After the two shaft parts 8, 9 have been welded to form the base body 7, the thread 5 is rolled. In this case, the material of the larger-diameter first shaft part 8 is rolled over the outside of the weld 10, as is shown in section in the region of FIG 5 you can see. After welding, the material mixture 12 of the weld 10 is hard compared to the material of the base body 7 or the thread 5. By rolling over to produce the thread 5, the comparatively soft material of the base body 7 lies as an outer protective layer 18 over the hard Material mixture 12, so that the rolling dies do not come into direct contact with the hard material mixture 12 during thread rolling, which would lead to increased wear of the rolling dies.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren lassen sich auf kostengünstige und zuverlässige Art und Weise erfindungsgemäße Grundkörper 7 für erfindungsgemäße Bimetallschrauben 1 herstellen.

1
Bimetallschraube, Schraube
2
vorderes Ende der (Bimetall-) Schraube 1
3
Schraubenkopf
4
Schaft
5
Gewinde
6
gewindefreier Schaftabschnitt
7
Grundkörper
8
erster Schaftteil
9
zweiter Schaftteil
10
Schweißstelle
11
Kopfabschnitt
12
Materialgemisch
13
Übergang
14
Freiraum
15
Unterfüllung
16
Wand
17
Vorsprung
18
Schutzschicht
19
Übergangsbereich
E
Einbringrichtung
L
Längsachse
With the method according to the invention, base bodies 7 according to the invention for bimetallic screws 1 according to the invention can be produced in a cost-effective and reliable manner.
1
bimetallic screw, screw
2
front end of (bimetal) screw 1
3
screw head
4
shaft
5
thread
6
unthreaded shank section
7
body
8th
first shaft part
9
second shaft part
10
weld
11
head section
12
material mixture
13
crossing
14
free space
15
underfill
16
Wall
17
head Start
18
protective layer
19
transition area
E
insertion direction
L
longitudinal axis

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • EP 3674028 A1 [0002]EP 3674028 A1 [0002]
  • EP 3536812 A1 [0003]EP 3536812 A1 [0003]

Claims (7)

Verfahren zur Herstellung einer Bimetallschraube (1), insbesondere einer Betonschraube, die einen ersten Schaftteil (8) und einen zweiten Schaftteil (9) umfasst, die in Richtung einer Längsachse (L) der Bimetallschraube (1) hintereinander angeordnet und an einer Schweißstelle (10) miteinander verschweißt sind, wobei ein erster Schaftteil (8) aus einem ersten Rohling aus einem ersten Stahl hergestellt wird und der zweite Schaftteil (9) aus einem zweiten Rohling aus einem zweiten Stahl, dessen Kohlenstoffkonzentration geringer ist, als die Kohlenstoffkonzentration des ersten Stahls, wobei die beiden Rohlinge zuerst zu einem Grundkörper (7) der Bimetallschraube (1) miteinander verschweißt werden und nachfolgend ein Gewinde (5) auf den Grundkörper (7) gewalzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des zweiten Schaftteils (9) in dem Bereich, in dem nachfolgend das Gewinde (5) gewalzt wird, kleiner ist als der Durchmesser des ersten Schaftteils (8).Method for producing a bimetallic screw (1), in particular a concrete screw, which comprises a first shank part (8) and a second shank part (9), which are arranged one behind the other in the direction of a longitudinal axis (L) of the bimetallic screw (1) and are welded at a point (10 ) are welded together, with a first shank part (8) being made from a first blank made from a first steel and the second shank part (9) being made from a second blank made from a second steel whose carbon concentration is lower than the carbon concentration of the first steel, the two blanks are first welded together to form a base body (7) of the bimetallic screw (1) and a thread (5) is then rolled onto the base body (7), characterized in that the diameter of the second shank part (9) is in the range , in which the thread (5) is subsequently rolled, is smaller than the diameter of the first shank part (8). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Schaftteile (8, 9) mittels Laserstrahlschweißen miteinander verschweißt werden.procedure after claim 1 , characterized in that the two shaft parts (8, 9) are welded together by means of laser beam welding. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Schaftteile (8, 9) beim Verschweißen voneinander beabstandet sind.procedure after claim 2 , characterized in that the two shaft parts (8, 9) are spaced apart from one another during welding. Grundkörper (7) einer Bimetallschraube (1), insbesondere hergestellt nach einem Verfahren gemäß der vorstehenden Ansprüche, der einen ersten Schaftteil (8) und einen zweiten Schaftteil (9) umfasst, die in Richtung einer Längsachse (L) der Bimetallschraube (1) hintereinander angeordnet und an einer Schweißstelle (10) miteinander verschweißt sind, wobei der erste Schaftteil (8) aus einem ersten Rohling aus einem ersten Stahl hergestellt ist und der zweite Schaftteil (9) aus einem zweiten Rohling aus einem zweiten Stahl, dessen Kohlenstoffkonzentration geringer ist, als die Kohlenstoffkonzentration des ersten Stahls, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des ersten Schaftteils (8) größer ist als der Durchmesser des zweiten Schaftteils (9), in einem Bereich, der sich an die Schweißstelle (10) anschließt und dessen Länge dem Durchmesser in diesem Bereich entspricht.Base body (7) of a bimetal screw (1), in particular produced by a method according to the preceding claims, which comprises a first shank part (8) and a second shank part (9) which are arranged one behind the other in the direction of a longitudinal axis (L) of the bimetal screw (1). are arranged and welded together at a welding point (10), the first shank part (8) being made from a first blank made from a first steel and the second shank part (9) being made from a second blank made from a second steel with a lower carbon concentration, than the carbon concentration of the first steel, characterized in that the diameter of the first shank part (8) is greater than the diameter of the second shank part (9) in an area which adjoins the weld (10) and the length of which corresponds to the diameter in corresponds to this area. Grundkörper nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang (13) zwischen dem ersten Schaftteil (8) und dem zweiten Schaftteil (9) im Bereich der Schweißstelle (10) ohne Durchmesserstufe verläuft.body after claim 4 , characterized in that the transition (13) between the first shank part (8) and the second shank part (9) in the region of the weld (10) runs without a diameter step. Grundkörper nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang (13) zwischen dem ersten Schaftteil (8) und dem zweiten Schaftteil (9) im gesamten Bereich der Schweißstelle (10) eine Querschnittsfläche aufweist, die kleiner als oder gleich groß wie die Querschnittsfläche des ersten Schaftteils (8) im Bereich des Übergangs (13) ist.body after claim 4 or 5 , characterized in that the transition (13) between the first shank part (8) and the second shank part (9) has a cross-sectional area in the entire area of the welding point (10) which is smaller than or equal to the cross-sectional area of the first shank part (8 ) in the area of the transition (13). Bimetallschraube (1), insbesondere Betonschraube, hergestellt nach einem Verfahren und/oder aus einem Grundkörper (7) nach einem der vorstehenden Ansprüche.Bimetallic screw (1), in particular concrete screw, produced by a method and/or from a base body (7) according to one of the preceding claims.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3536812A1 (en) 2018-03-08 2019-09-11 HILTI Aktiengesellschaft Bi-metal screw with martensitic hardenable steel
EP3674028A1 (en) 2018-12-28 2020-07-01 Taiwan Shan Yin International Co., Ltd. Welding method for manufacturing a bi-compositional screw

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