DE102023101066B3

DE102023101066B3 - Verfahren zur Herstellung einer Schraubkomponente sowie Schraubkomponente zur Verwendung als Schraubfundament oder als Teil eines Schraubfundaments für das Erdreich

Info

Publication number: DE102023101066B3
Application number: DE102023101066.2A
Authority: DE
Inventors: Thomas Großerüschkamp
Original assignee: ThyssenKrupp Steel Europe AG
Current assignee: ThyssenKrupp Steel Europe AG
Priority date: 2023-01-18
Filing date: 2023-01-18
Publication date: 2024-02-08
Anticipated expiration: 2043-01-19

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Schraubkomponente (10) sowie Schraubkomponente (10) zur Verwendung als Schraubfundament oder als Teil eines Schraubfundaments für das Erdreich.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Schraubkomponente sowie Schraubkomponente zur Verwendung als Schraubfundament oder als Teil eines Schraubfundaments für das Erdreich.
Aus Kostengründen wird anstelle von Betonfundamenten insbesondere im Bereich von kleineren Gründungsarbeiten wie zum Beispiel bei Straßenschildern, Ampeln, Carports oder Gartenhäusern auf sogenannte (Ein-)Schraubfundamente zurückgegriffen. Weitere Vorteile im Vergleich zur Beton-Lösung sind eine ganzjährige Verarbeitbarkeit, eine sofortige Belastung des Fundaments ohne Wartezeit und eine rückstandslose Entfernung. Auch ist die CO₂-Bilanz positiver als bei der Beton-Lösung.
Bekannt ist, dass an einem Rohr eine Schraubenwendel angeschweißt wird, wobei anschließend die geschweißte Konstruktion stückverzinkt wird.
Darüber hinaus beschreibt die DE 10 2019 128 030 B3 eine Lösung, bei der eine Schraubenlinie an das Rohr drückgewalzt wird. Bei diesem Fertigungsverfahren wird anschließend ebenfalls stückverzinkt, um den Witterungsverhältnissen über die Nutzungsphase im Boden standzuhalten.
Des Weiteren offenbart die CN 104 266 010 A ein Verfahren zum Einformen und Verbinden eines Stahlblechstreifens zu einem spiralförmig ausgebildeten hohlen Körper.
Die Notwendigkeit einer Stückverzinkung ergibt sich aus dem Aspekt, dass bei der Schweißung der Schraubenwendel an das Rohr oder alternativ durch das Drückwalzen der Schraubenwendel in diesem Bereich eine vorher vorhandene Beschichtung beschädigen würde.
Es besteht daher der Bedarf, eine Fertigungsmethode zu entwickeln, welche im Wesentlichen auf eine Stückverzinkung verzichten kann und bei der stattdessen beschichtete Werkstoffe eingesetzt werden können, um die Fertigungskosten zu senken.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Herstellung einer Schraubkomponente sowie eine entsprechende Schraubkomponente anzugeben, mit welchem bzw. welcher effizienter und kostengünstiger Schraubkomponenten herstellbar sind.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Schraubkomponente mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8.
Die erste erfindungsgemäße Lehre sieht vor, ein Verfahren zur Herstellung einer Schraubkomponente zur Verwendung als Schraubfundament oder als Teil eines Schraubfundaments für das Erdreich umfassend einen hohlen Körper mit einem zumindest über einen Teilabschnitt des hohlen Körpers verlaufenden Gewinde bereitzustellen, umfassend folgende Schritte: - Bereitstellen eines mit einem Korrosionsschutzüberzug beschichteten Stahlblechstreifens; - Zumindest abschnittsweise beidseitiges Abstellen der Längskanten an dem Stahlblechstreifen zur Erzeugung zumindest über einen Abschnitt in Längserstreckung des Blechstreifens beidseitig verlaufende Flanschabschnitte; - Anschließendes Einformen und Verbinden des Stahlblechstreifens zu einem spiralförmig ausgebildeten hohlen Körper, derart, dass sich die abgestellten Flanschabschnitte zum Teil überlappen und ein zumindest über einen Teilabschnitt des hohlen Körpers verlaufendes Gewinde bilden.
Die zweite erfindungsgemäße Lehre sieht eine Schraubkomponente zur Verwendung als Schraubfundament oder als Teil eines Schraubfundaments für das Erdreich umfassend einen hohlen Körper mit einem zumindest über einen Teilabschnitt des hohlen Körpers verlaufenden Gewinde vor, wobei der hohle Körper aus einem mit einem Korrosionsschutzüberzug beschichteten spiralförmigen verbundenen Stahlblechstreifen gebildet ist.
Der Erfinder hat festgestellt, dass durch die erfindungsgemäßen Lehren Schraubkomponenten effizient und kostengünstig hergestellt werden können, welche nicht mehr zwangsläufig einer Stückverzinkung bedürfen.
Das Einformen von Stahlblechstreifen zu spiralförmig hohlen Körpern ist beispielsweise aus der Rohrherstellung bekannt, insbesondere bei der Herstellung spiralnahtgeschweißter Rohre. Lediglich das zumindest abschnittsweise Abstellen der Längskanten zu Flanschabschnitten bedarf vor dem Zusammenführen und Verbinden einer zusätzlichen Bearbeitung mittels bekannten, insbesondere beim Rollprofilieren verwendeten Mitteln, wie zum Beispiel anstellbaren Formrollen, zur Erzeugung eines quasi U-Profils im Querschnitt. Die dahinterliegende Technologie ist somit Stand der Technik.
Als Teilabschnitt ist insbesondere ein oder sind insbesondere mehrere in Längserstreckung des hohlen Körpers angeordnete Abschnitte gemeint, so dass das Gewinde nicht zwangsläufig über die gesamte Längserstreckung des hohlen Körpers verlaufen muss.
Als Stahlblechstreifen können Stahlsorten nach DIN EN 10025-2 bis -5 zur Anwendung kommen.
Die Dicke des Stahlblechstreifens kann zwischen 1,0 und 8,0 mm betragen. Die Dicke beträgt insbesondere mindestens 1,5 mm, vorzugsweise mindestens 2,0 mm und ist insbesondere auf maximal 6,0 mm, vorzugsweise auf maximal 5,0 mm begrenzt.
Der Korrosionsschutz kann auf Zinkbasis oder auf Aluminiumbasis ausgeführt sein.
Ein Überzug auf Zinkbasis kann zum Beispiel eine Feuerbeschichtung sein, in Fachkreisen als „Z“-Beschichtung bekannt, zusätzlich als wärmbehandelte Schicht, sogenannte „ZF“-Beschichtung, oder mit Aluminium legierte Beschichtung, „Galfan“ oder „ZA“, oder Aluminium und Magnesium, auch als „ZM“ bekannt, legierte Beschichtung.
Ein Überzug auf Aluminiumbasis kann zum Beispiel eine Feuerbeschichtung sein, in Fachkreisen als „FAL“-Beschichtung bekannt, oder mit Zink legierte Beschichtung, „Galvalume“ oder „AZ“, oder mit weiteren Legierungselementen wie zum Beispiel Si, Fe, Mn.
Ein Überzug auf Zinkbasis kann alternativ aus einem wässrigen Elektrolyt abgeschieden sein, in Fachkreisen als „ZE“-Beschichtung bekannt.
Der Stahlblechstreifen kann eine Breite (Quererstreckung) zwischen 40 und 300 mm aufweisen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor. Ein oder mehrere Merkmale aus den Ansprüchen, der Beschreibung wie auch der Zeichnung können mit einem oder mehreren anderen Merkmalen daraus zu weiteren Ausgestaltungen der Erfindung verknüpft werden. Es können auch ein oder mehrere Merkmale aus den unabhängigen Ansprüchen durch ein oder mehrere andere Merkmale verknüpft werden.
Gemäß einer Ausgestaltung werden die beidseitigen Flanschabschnitte identisch abgestellt. Das heißt, dass sie die gleiche Dimensionierung erfahren, so dass für das Gewinde eine Materialdopplung bereitgestellt wird, wodurch eine besonders stabile Ausführung der Schraubkomponente erzeugt werden kann.
Das Gewinde ist aus einander überlappenden Flanschabschnitten des Stahlblechstreifens gebildet.
Je nach Dimensionierung des Gewindes können die Flanschabschnitte eine Höhe (Quererstreckung) zwischen 10 und 70 mm aufweisen.
Der Durchmesser des hohlen Körpers kann beispielhaft zwischen 50 und 250 mm betragen.
Gemäß einer Ausgestaltung werden bzw. sind die überlappenden Flanschabschnitte zumindest lokal stoffschlüssig verbunden. Dies kann beispielsweise mittels Punktschweißung im Parallelstoß erfolgen. Beispielsweise können lokal stoffschlüssige Verbindungen in 30- bis 90°-Schritten erfolgen, insbesondere in Bezug auf den Verlauf des Gewindes (Gewindegang) betrachtet.
Gemäß einer Ausgestaltung werden bzw. sind die überlappenden Flanschabschnitte zumindest lokal an ihren Stirnflächen stoffschlüssig verbunden. Dies hat den Vorteil der verbesserten Zugänglichkeit.
Gemäß einer alternativen Ausgestaltung können die Flanschabschnitte in der Höhe unterschiedlich abgestellt werden. Dabei können die überlappenden Flanschabschnitte zumindest lokal stoffschlüssig verbunden werden. Bevorzugt kann der höher abgestellte Flanschabschnitt über den anderen, insbesondere in Kontakt stehenden abgestellten Flanschabschnitt gebördelt werden, um eine kraft- und/oder formschlüssige Verbindung zu erzeugen. Dadurch liegt mindestens eine Materialverdreifachung am Gewinde vor und der Zwischenraum zwischen den überlappenden Flanschabschnitten kann bedingt durch den daraus entstandenen Bördelfalz zumindest abschnittsweise geschlossen werden. Einer der Flanschabschnitte umgibt somit den anderen als Bördelfalz. Je nach Höhe kann der Bördelfalz auch so ausgebildet sein, dass auch der andere, insbesondere in Kontakt stehende abgestellte Flanschabschnitt gebördelt wird, so dass zumindest am Gewindekopf eine Materialvervierfachung vorliegen kann. Dies hat auch den Vorteil, dass die Schnittkanten des Stahlblechstreifens, die in der Regel verfahrensbedingt keine Beschichtung aufweisen, geschützt sind.
In der einzigen 1 sind unterschiedliche Ausgestaltungen von Stahlblechstreifen (1), welche mit einem Korrosionsschutzüberzug versehen sind, dargestellt. Dabei kann ein besonderer Zuschnitt zur Anwendung kommen, wie links unten gezeigt, so dass die abzustellenden Flanschabschnitte (2) nicht durchgehend ausgeführt sind, sondern nur abschnittsweise am Stahlblechstreifen (1) beispielsweise rechteckförmig oder aber auch wellenförmig (nicht dargestellt). Entlang der Abstelllinien (3) werden somit zumindest abschnittsweise ein beidseitiges Abstellen der Längskanten an dem Stahlblechstreifen (1) zur Erzeugung zumindest über einen Abschnitt in Längserstreckung des Blechstreifens beidseitig verlaufende Flanschabschnitte (2) erzeugt. Die Mittel dafür sind konventionell und beispielsweise aus dem Rollprofilieren bekannt, wenn insbesondere der Stahlblechstreifen (1) bandförmig, beispielsweise bei einer kontinuierlichen Fertigung in Form eines Spaltbandes bereitgestellt wird. Je nach Abmessung der herzustellenden Schraubkomponente (10), kann auch ein Stahlblechstreifen (1) in Form eines Blechzuschnitts zur Anwendung kommen, insbesondere in einer diskontinuierlichen Fertigung.
Anschließend wird der Stahlblechstreifen (1) zu einem spiralförmig ausgebildeten hohlen Körper (13) eingeformt, derart, dass sich die abgestellten Flanschabschnitte (2) zum Teil überlappen und ein zumindest über einen Teilabschnitt des hohlen Körpers (13) verlaufendes Gewinde (14) bilden. Ein Verbinden an den überlappenden Flanschabschnitten (2) kann zumindest lokal stoffschlüssig erfolgen.
Je nach Ausführung der herzustellenden Schraubkomponente (10) können beidseitigen Flanschabschnitte (2) identisch abgestellt werden, vgl. die obere und mittlere Querschnittsdarstellung in der Mitte der 1, oder aber auch in ihrer Höhe unterschiedlich abgestellt werden, s. untere Querschnittsdarstellung in der Mitte der 1. Dabei können die Verbindung (4) der überlappenden Flanschabschnitte (2) zumindest lokal stoffschlüssig oder aber die Verbindung (5) der überlappenden Flanschabschnitte (2) zumindest lokal an ihren Stirnflächen erfolgen. Neben einer optionalen Verbindung (4), strichliniert dargestellt, der überlappenden Flanschabschnitte (2) ist eine kraft- und/oder formschlüssige Verbindung in Form einer Bördelfalz (6) dargestellt, welche durch den höher abgestellten Flanschabschnitt (2) über den anderen abgestellten Flanschabschnitt (2) gebördelt wird.
In einer Ausführung wurde ein mit einem feuerverzinkten Korrosionsschutzüberzug „Z“ beschichteter 2,5 mm dicker und 150 mm breiter Stahlblechstreifen (1) in Form eines Spaltbands der Güte DD13 (precidur^®) bereitgestellt. Das Spaltband ist abgewickelt worden einer zustellbaren Rolleneinheit zugeführt worden, um einen durchgehenden beidseitigen Flanschabschnitt (2) mit einer Höhe von 18 mm abzustellen. Anschließend wurde der mit beidseitig abgestellten Flanschabschnitten (2) in einer konventionellen Rohrfertigungseinrichtung zu einem zu einem spiralförmig ausgebildeten hohlen Körper (13) eingeformt. Der Durchmesser des hohlen Körpers (13) betrug 140 mm. Die Einformung erfolgte derart, dass sich die abgestellten Flanschabschnitte (2) zum Teil überlappten und ein zumindest über einen Teilabschnitt des hohlen Körpers (13) verlaufendes Gewinde (14) der erzeugten Schraubkomponente (10) bildeten. Um die erstellte Geometrie der Schraubkomponente (10) zu fixieren, erfolgte eine Verbindung (5) zumindest lokal an den Stirnflächen der überlappenden Flanschabschnitte (2), beispielsweise in 45°-Schritten.
Der Stahlblechstreifen (1) kann in seiner Breite und in der Höhe der Flanschabschnitte variabel durch insbesondere anstellbare Formrollen und durch passend gewählte Beschnittkontur gestaltet werden, um den hohlen Körper (13) mit dem Gewinde (14) aber auch um einen Abschnitt am hohlen Körper (13) mit einer konisch zulaufenden Spitze (12) nebst Gewinde (14) fertigen zu können.
Die beschriebenen Merkmale sind alle, soweit technisch möglich, miteinander kombinierbar. Erfindungsgemäße Schraubkomponenten (10) werden als nicht dargestellte Schraubfundamente oder als Teil der Schraubfundamente für das Erdreich verwendet.
Der Vorteil ist, dass eine Stückverzinkung eingespart werden kann aufgrund des bereitgestellten Stahlblechstreifens (1), welcher bereits mit einem entsprechenden Korrosionsschutzüberzug versehen ist. Auch wenn die lokalen stoffschlüssigen Verbindungen (4, 5) zu einer Unterbrechung des Überzugs führen, sind diese aber weit weg vom hohlen Körper (13) beabstandet, so dass infolge eines Rostansatzes eine Instabilität der Schraubkomponente (10) im Wesentlichen ausgeschlossen werden kann. Bei Bedarf können entsprechende Stellen auch mit einem Zinkspray oder dergleichen behandelt werden.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Schraubkomponente (10) zur Verwendung als Schraubfundament oder als Teil eines Schraubfundaments für das Erdreich umfassend einen hohlen Körper (13) mit einem zumindest über einen Teilabschnitt des hohlen Körpers (13) verlaufenden Gewinde (14), umfassend folgende Schritte: - Bereitstellen eines mit einem Korrosionsschutzüberzug beschichteten Stahlblechstreifens (1); - Zumindest abschnittsweise beidseitiges Abstellen der Längskanten an dem Stahlblechstreifen (1) zur Erzeugung zumindest über einen Abschnitt in Längserstreckung des Blechstreifens beidseitig verlaufende Flanschabschnitte (2); - Anschließendes Einformen und Verbinden des Stahlblechstreifens (1) zu einem spiralförmig ausgebildeten hohlen Körper (13), derart, dass sich die abgestellten Flanschabschnitte (2) zum Teil überlappen und ein zumindest über einen Teilabschnitt des hohlen Körpers (13) verlaufendes Gewinde (14) bilden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die beidseitigen Flanschabschnitte (2) identisch abgestellt werden.
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei die überlappenden Flanschabschnitte (2) zumindest lokal stoffschlüssig verbunden werden.
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei die überlappenden Flanschabschnitte (2) zumindest lokal an ihren Stirnflächen stoffschlüssig verbunden werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Flanschabschnitte (2) in der Höhe unterschiedlich abgestellt werden.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die überlappenden Flanschabschnitte (2) zumindest lokal stoffschlüssig verbunden werden.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei der höher abgestellte Flanschabschnitt (2) über den anderen abgestellten Flanschabschnitt (2) gebördelt wird, um eine kraft- und/oder formschlüssige Verbindung zu erzeugen.
Schraubkomponente (10) zur Verwendung als Schraubfundament oder als Teil eines Schraubfundaments für das Erdreich umfassend einen hohlen Körper (13) mit einem zumindest über einen Teilabschnitt des hohlen Körpers (13) verlaufenden Gewinde (14), dadurch gekennzeichnet, dass der hohle Körper (13) aus einem mit einem Korrosionsschutzüberzug beschichteten spiralförmigen verbundenen Stahlblechstreifen (1) gebildet ist.
Schraubkomponente nach Anspruch 8, wobei das Gewinde (14) aus einander überlappenden Flanschabschnitten (2) des Stahlblechstreifens (1) gebildet ist.
Schraubkomponente nach Anspruch 9, wobei die überlappenden Flanschabschnitte (2) zumindest lokal stoffschlüssig miteinander verbunden sind, insbesondere die überlappenden Flanschabschnitte zumindest lokal an ihren Stirnflächen (5) stoffschlüssig verbunden sind.
Schraubkomponente nach Anspruch 9, wobei einer der Flanschabschnitte (2) den anderen als Bördelfalz (6) umgibt.