DE2258733C2

DE2258733C2 - Verfahren zum Aufbringen einer Sperrschicht aus thermoplastischem Material auf einen Teil des Gewindes einer Schraube

Info

Publication number: DE2258733C2
Application number: DE2258733A
Authority: DE
Inventors: Richard Joseph Salem Mass. Duffy
Original assignee: Usm Corp 06032 Farmington Conn; USM Corp
Current assignee: Nylok LLC
Priority date: 1971-11-30
Filing date: 1972-11-30
Publication date: 1981-10-15
Also published as: IT1044943B; AU4934872A; FR2162085A2; AU475392B2; JPS57154510A; ZA728447B; NL172882C; JPS5578812A; CA957252A; GB1417123A; NL172882B; SE392511B; FR2162085B2; NL7216083A; US3787222A; JPS4863148A; DE2258733A1

Description

60

Das Hauptpatent bezieht sich auf ein Verfahren zum Aufbringen einer Sperrschicht aus thermoplastischem Material auf einem Teil des Gewindes einer Schraube, wobei das Material in Pulverform auf die Schraube aufgebracht und durch Erwärmen derselben aufgeschmolzen wird, derart, daß eine zusammenhängende Schicht entsteht, die zwischen ihren in axialer Richtung verlaufenden Rändern eine konvex gekrümmte Oberfläche aufweist, und wobei die im wesentlichen senkrecht auf einer Transporteinrichtung aufgereihten Schrauben zuerst erhitzt und anschließend durch einen den betreffenden Gewindeteil beaufschlagenden, das Pulver tragenden Gasstrahl hindurchgeführt werden, wonach das thermoplastische Material auf dem Weitertransport abgekühlt wird und erstarrt

In der US-PS 34 98.352 ist ein selbstsperrendes Befestigungselement und ein Verfahren zu dessen Herstellung beschrieben, bei dem ein Strom feiner Partikel eines durch Wärme erweichbaren Harzes gegen die erhitzte Oberfläche eines Gewindeelementes gerichtet wird, das die Harzpartikel erfaßt und zu einer zusammenhängenden Sperrschicht verschmilzt, die sich von dem einen axialen Rand zu dem gegenüberliegenden gleichmäßig erstreckt und bei der sich die Dicke von einer maximalen Dicks in der Mitte zwischen den Längsrändern zu einer minimalen Dicke an den Rändern gleichmäßig ändert Die Kunststoffablagerung ist so gleichmäßig, daß das Äußere des Gewindes kaum verändert wird.

Derartige selbstsperrende Befestigungselemente haben sich für die meisten Anwendungsfälle als zufriedenstellend erwiesen. Jedoch kann das Spiel zwischen den Gewindeflächen eines Außengewindes und eines entsprechenden Innengewindes insbesondere bei einer Gewindepassung niedrigerer Güte so verschieden sein, daß z. B. das Außengewindeteil an der unteren Grenze des Bereichs der zulässigen Herstellungstoleranz und das innengewindeteil an der oberen Grenze des Bereichs der zulässigen Toleranz liegt und die normale Sperrschicht ein nicht ausreichendes Sperrdrehmoment hervorruft, während bei einem andereren ineinandergreifenden Gewindeteilpaar, bei dem das Außengewindeteil an dem oberen Ende der zulässigen Herstellungstoleranz und das Innengewindeteil an dem unteren Ende der zulässigen Toleranz liegt, ein übermäßiges Drehmoment zum Verschrauben und Lösen der Gewindeteile erforderlich sein kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein selbstsperrendes Befestigungselement zu schaffen, das eine wirksame Sperrwirkung zwischen ineinandergreifenden Gewindeteilen mit relativ großen Abweichungen von der normalen Größe hat.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Gewindeteil dem Harzpartikelstrom mit einer Temperatur ausgesetzt wird, die derart unter der zur Bildung einer kontinuierlichen Harzablagerung nach dem Hauptpatent führenden minimalen Temperatur liegt, daß das abgelagerte Harz in den Gewindegründen dickere Abschnitte mit einer Oberfläche bildet, die im teilweise ausgefüllten Bereich der Gewindegründe in axialer Richtung oberhalb der Gewindegründe mit größerem Krümmungsradius verläuft als im Übergangsbereich zur Ablagerung auf den Gewindeflanken und die entlang des dem Gewindegrund folgenden Querschnitt im Bereich der dicksten Ablagerung mit geringerem Krümmungsradius als im Übergangsbereich zur Ablagerung an den Gewindeflanken (Krümmungsradius Rv) verläuft.

Weitere Einzelheiten ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der F i g. 1 bis 9 erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Darstellung eines selbstsperrenden Befestigungselements gemäß der Erfindung,

F i g. 2 in vergrößertem Maßstab einen Querschnitt längs der Linie H-II in F i g. 1,

Fig.3 einen Querschnitt in vergrößertem Maßstab längs der Linie III-III in F i g. 1,

Fig.4 in stark vergrößertem Maßstab einen Teillängsschnitt längs der Linie IV-IV in F i g. 2, aus dem die Verteilung des Kunststoffmaterials auf dem Gewinde des Befestigungselements nahe eines Randes der Kunststoffauftragung hervorgeht,

Fig.5 in stark vergrößertem Maßstab einen Teiliängsschnitt längs der Linie V-V in Fig.2, aus dem die Verteilung des Kunststoff materials auf dem Gewinde des Befestigüiigselements zwischen dem Längsrand und der zentralen Längslinie der Kunststoffauftragung hervorgeht,

Fig.6 in stark vergrößertem Maßstab einen Teillängsschnitt längs der Linie VI-VI in F i g. 2, aus dem die Verteilung des Kunststoffmaterials auf dem Gewinde des Befestigungselementes an der zentralen Längslinie der Kunststoffauftragung hervorgeht,

F i g. 7 eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung zur Bildung einer Kunststoffauftragung auf der Gewindefläche,

F i g. 8 ein einem Querschnitt ähnliches Diagramm eines Gewindeelements zur Erläuterung der Winkel, unter denen die Kunststoffpartikel aus einem Harzpartikelstrom auf die Gewindefläche treffen, und

F i g. 9 ein Diagramm ähnlich einem Querschnitt eines Gewindeelements zur Erläuterung der Winkel, unter denen die Harzpartikel aus dem Harzpartikelstrom auf die schraubenlinienförmigen Flanken des Gewindeelements treffen.

Die Erfindung wird anhand einer Kunststoffsperrschicht auf einem Gewindebolzen beschrieben, es ist jedoch auch möglich, eine Sperrschicht an Gewindeteilen anderer Gegenstände aufzubringen.

Ein selbstsperrendes Gewindeelement in Form eines Bolzens 10 (Fig. 1) gemäß der Erfindung trägt eine einstückige zusammenhängende Sperrschicht 12 aus einem zähen, elastischen Harz, das auf einem ausgewählten Bereich der Gewindeoberfläche 14 des Gewindeelements durch Auftragen und Verschmelzen feiner Partikel thermoplastischen Harzes auf der erwärmten Oberfläche des Gewindeelements gebildet ist. Ein Film aus einem Grundier- oder Bindemittel (nicht gezeigt) kann in dem ausgewählten Bereich auf der Oberfläche des Gewindeelements vorgeshen werden, um die Auftragung der Kunststoffpartikel während der Herstellung zu unterstützen und eine höhere Haftung zwischen der Oberfläche und der Harzsperrschicht zu erreichen.

Die Harzsperrschicht 12 bedeckt Teile der Gewindegründe 16, der geneigten, schraubenlinienförmigen Flanken 18 und der Gewindespitzen 20 der Gewindeoberfläche 14 und ist so angeordnet, daß sie zwischen der Gewindeoberfläche 14 des Elements 10 und den eingreifenden Gängen eines komplementären Ehments, mit dem das Gewindeelement zusammengebaut wird, zusammengedrückt wird, um einen erhöhten Reibungswiderstand gegen ein unerwünschtes Lösen des Gewindeeingriffs zwischen dem Gewindeteil 10 und dem komplementären Element zu erreichen.

Wie in den F i g. 1 bis 6 gezeigt ist, besteht die Sperrschicht 12 aus einem dünnen Abschnitt 22 an den sich axial erstreckenden Seitenteilen und einem wesentlich dickeren zentralen Abschnitt 24 in den Gründen 16 zwischen den Gängen. Dieser zentrale Abschnitt 24 nimmt η der Dicke, wie F i g. 2 zeigt, von der allgemeinen Dicke der Abschnitte 22 an den Seitenteilen ziemlich Dlötzlich auf eine Dicke zu, die wenigstens etwa 50% größer ist, als die Dicke, die erreicht werden würde, wenn sich die Oberfläche als Verlängerung der von der Oberfläche des Harzes in den Seitenteilen längs der Talmittellinie (man beachte die unterbrochene Linie in F i g. 2) erzeugten Verlängerungen gleichmäßig krümmen würde. Die unterbrochene Linie kann als eine aus der Krümmung der Oberfläche des Harzes an den Seitenteilen längs der Tallinie interpolierte Linie angesehen werden. Ein weiteres Merkmal der plötzlichen Zunahme der Dicke der Sperrschicht in dem Tal besteht darin, daß der Krümmungsradius R in den zentralen Abschnitten 24 der Sperrschicht tatsächlich geringer ist als der Krümmungsradius Rv der Oberfläche des Gewindeelements längs der Mittellinie des Grundes.

Dickere zentrale Abschnitte (24) sind in den Gewindegründen 16 über die gesamte axiale Länge der Sperrschicht angeordnet und können als ein Rücken angesehen werden, der von den Gewindespitzen 20 der Gänge unterbrochen wird. Die Spitzen 20 selbst können wenigstens eine dünne Harzschicht (siehe F i g. 3 bis 6) haben, und es kann eine Harzmenge so auf dem Gewindeelement aufgetragen werden, daß die höheren Teile des Rückens sich über die Spitzen der Gänge erstrecken.

Diese besondere Ausbildung der Sperrschicht ist insbesondere zur Erzielung einer selbstsperrenden Wirkung zwischen komplementären Gewindeschrauben wichtig, bei denen ein großer Spielraum auftritt. Dies bedeutet, daß, wenn ein großes Spiel zwischen dem äußeren Schraubengewindeteil und dem inneren Schraubengewindeteil auftritt, die Dicke des zentralen Abschnitts 24 der Sperrschicht 12 in den Tälern 16 ausreicht, um gegen die eingreifenden Schraubengänge mit ausreichende·· Kraft zu drücken und ein unerwünschtes Lösen des Eingriffs zwischen den Gewindeteilen zu verhindern. Wenn dagegen das Spiel zwischen dem inneren und den äußeren Schraubengewindeteil gering ist, ermöglicht es die relativ geringe Erstreckung des zentralen Abschnitts 24 in Umfangsrichtung, daß das Harz zwischen den inneren und äußeren Schraubengängen verformt und im Falle eines sehr geringen Spiels zu einem dünnen seitlichen Abschnitt 22 der Sperrschicht 12 geschoben wird. Eine wesentliche Eigenschaft der Sperrschicht, die von besonderem Nutzen ist, wenn das Spiel gering ist, besteht darin, daß die seitlichen Abschnitte 22 der Sperrschicht den dickeren zentralen Abschnitt 24 gegen eine Verschiebung aus der Gewindefläche 14 fest verankern, ohne das zum Einschrauben erforderliche Drehmoment wesentlich zu erhöhen.

Das Verfahren zur Herstellung solcher selbstsperrender Befestigungselemente wird für den Fall beschrieben, daß die schematisch in Fig. 7 gezeigte Vorrichtung verwendet wird, es ist jedoch offensichtlich, daß auch andere Vorrichtungen als die gezeigte verwendet werden können oder daß das Verfahren manuell durchgeführt wird. In der Vorrichtung werden die Gewindeelemente 10 auf einer Transportvorrichtung entsprechend den aufeinanderfolgenden Verfahrensschritten transportiert. Die Transportvorrichtung besteht aus getrennten parallelen endlosen Riemen 26, die über Riemenscheiben 28 und 30 laufen. Die Gewindeelemente sind vorzugsweise in vertikaler Stellung aufgehängt, wobei die Köpfe 22 auf den getrennten, parallelen sich bewegenden Riemen 26 aufliegen und die herabhängenden Teile für eine Bearbeitung freiliegen.

Die Gewindefläche 14 kann einen Grundierüberzug

vor oder nach der Anordnung auf der Transportvorrichtung erhalten. Wenn dieser Oberzug aufgebracht ist, wird jedes Lösungsmittel des Grundiermittels verdampft, bevor die Gewindebefestigungselemente zu einer Erhitzungsstation transportiert werden. Die Erhitzungsstation kann ein Ofen sein, ist jedoch vorzugsweise eine HF-Feld-Erhitzungseinrichtung 34, die aufeinanderfolgend die Gewindeelemente 10 erhitzt, die sich kontinuierlich auf der Transportvorrichtung vorbeibewegen. Wie in der Zeichnung gezeigt ist, ist die Spule der Erhitzungseinrichtung 34 in der Bewegungsrichtung der Gewindeelemente auf der Transportvorrichtung langgestreckt, um eine ausreichende Erhitzungszeit zu schaffen und die Gewindeelemente auf die gewünschte Temperatur zu bringen. Von der Erhitzup.gsstatiop. werden, die Gewindeelemen.te 10 zunächst zu einer Station bewegt, an der fein verteilte Kunststoffpartikel zugeführt werden. An dieser Station werden feine Kunststoffpartikel in geeigneter Weise als gleichmäßiger Strahl 36 in einem Gasstrom wie Luft auf die erhitzten Gewindeelemente 10 aus einer Düse 38 gerichtet, die einen relativ breiten Strom vorzugsweise mit parallelen Rändern erzeugt, durch den die Gewindelemente 10 bewegt werden. Die Abmessungen der Düse 38 in der Bewegungsrichtung der Gewindeelemente 10 werden zur Regulierung der Zeit gewählt, während der ein Element 10 auf der Transportvorrichtung einem Partikelstrom ausgesetzt wird, und die vertikalen Abmessungen der Düse werden so gewählt, daß die gewünschte axiale Länge der Kunststoffauftragung auf dem Element erreicht wird. Die aufgebrachten Partikel werden nicht durch eine Form oder eine andere formgebende Vorrichtung begrenzt oder zurückgehalten, sondern können sich frei in Eingriff mit den Gewindeköpfen, den schraubenlinienförmigen Flanken und den Füßen der Gewindeflächen der Gewindeelemente bewegen, deswegen bilden die Partikel eine Schicht, in der das Material in der gewünschten Beziehung zur Gewindefläche steht, um sowohl ein leichtes Einsetzen, d. h. einen leichten Zusammenbau mit einem komplementären Gewindeelement als auch eine große Haltekraft bei der ersten und bei nachfolgenden Verwendungen zu ermöglichen. Die Geschwindigkeit der Partikel in dem Strom sollte im Bereich von etwa 0,3 bis 7,6 m pro Sekunde zum Auftragen auf den Gewindeelementen betragen. Die Partikel werden auf der heißen Oberfläche erfaßt und festgehalten und dann zu einer kontinuierlichen koherenten Masse durch die erhebliche Wärme der Gewindeelemente 10 verschmolzen. Wenn das Gewindeelement 10 und die Sperrschicht 12 aus Kunststoffmatenal abgekühlt sind, hat der Kunststoff die Form einer zusammenhängenden, zähen, elastischen Schicht, die die Köpfe 20, die Flanken 18 und die Füße 16 der Gewindefläche bedeckt.

Dies bedeutet daß zu einer wirksamen Bildung einer Wulstform die Temperatur des Gewindeelements dann, wenn der Partikelstrom gegen das Gewindeelement gerichtet wird, unter der minimalen Temperatur sein muß, bei der die kontinuierlich konvex gekrümmte Sperrschicht gebildet wird, verzugsweise wenigstens etwa 11 "C unter dieser Temperatur. Der Ausdruck »kontinuierlich konvex gekrümmt« wird verwendet, um eine Kurve zu bezeichnen, bei der die Krümmungsänderung der Oberfläche an jeder Seite der Mittellinie im wesentlichen kontinuierlich ist Es wurde festgestellt daß eine feinere Partikelgröße und ein Harz mit höherer Schmelzviskosität als normalerweise zur Bildung der üblichen Sperrschicht verwendet werden, wichtig sind, die Bildung der Harzauftragung neuer Form zu unterstützen.

Die neue Form der Sperrschicht 12 mit dem rippenartigen zentralen Abschnitt 24 ist offensichtlich das Ergebnis eines Faktors, der durch die früheren Arbeitsbedingungen überdeckt bzw. ausgeschaltet wurde. Bei der Bildung der bekannten Harzsperrschichten hafteten Harzpartikel, die auf die sehr heiße Oberfläche auftrafen, und verschmolzen nahezu sofort, so daß die weiteren Partikel an dem geschmolzenen Harzmaterial hafteten und das aufgetragene Harz eine Schicht bildete, deren Dicke sich gleichmäßig von einem Minimum an den Rändern zu einem Maximum in der Mitte änderte.

Bei den Bedingungen gemäß der Erfindung jedoch werden die Partikel nicht so leicht erfaßt und verschmelzen nicht so schnell, und es tritt ein »Taleffekt« auf, der zur Bildung der neuen rippenartigen Form führt.

Der Vorgang läßt sich unter Bezugnahme auf die schematischen F i g. 8 und 9 leichter verstehen, in denen die Linien 40, 42 und 44 die Bahnen der Partikel im Partikelstrom der Partikel darstellen, der auf die Gewindefläche an der Mittellinie, an einem Zwischenabschnitt und nahe an einem Randabschnitt der Gewindefläche 14, gesehen in Richtung des Stroms der Partikel 36, trifft. An dem seitlichen Abschnitt längs der Linie 44 verlaufen die schraubenlinienförmigen Flanken 18 der Gänge nur unter einem geringen Winkel bezüglich der Bahn der Partikel im Strom infolge der Tatsache, daß der in F i g. 9 gezeigte Gang nur einen kleinen Winkel 48 bildet und infolge der Tatsache, daß die Bahn der Teilchen nahezu tangential zu der Gewindefläche verläuft, wie F i g. 8 zeigt. Daher ist die Bewegungskomponente gegen die Gewindefläche gering, während die Komponente, die bestrebt ist, die Partikel an der Gewindefläche vorbeizubewegen, groß ist so daß die Ansammlung von Harz langsam erfolgt und nur eine dünne Harzauftragung an der schraubenlinienförmigen Fläche gebildet wird, wie F i g. 4 zeigt Partikel, die sich längs der mittleren linie 42 und längs der zentralen Linie 40 bewegen, treffen auf die schraubenlinienförmige Flanke 18 unter etwas größerem Winkel 50 und 52 auf und haben daher eine etwas größere Chance, erfaßt und gehalten zu werden, um dickere Harzauftragungen zu bilden, wie die F i g. 5 und 6 zeigen. Bei allen diesen Bereichen nimmt die Chance, daß die Partikel an den Köpfen 20 und den schraubenlinienförmigen Flanken 18 erfaßt und gehalten werden, mit der Temperatur des Gewindeelements zu, so daß bei höheren Temperaturen in dem gewünschten Bereich eine fortschreitend gröbere Harzdicke von einem Minimum an den Seiten zu einem Maximum an der zentralen Linie auftritt

Ein weiterer wichtiger Faktor bei der Bestimmung der Harzansammlung ist die Verwendung sehr feiner Harzpartikel. Die Partikel sollten weniger als 0,6 mm, vorzugsweise weniger als 0,4 mm groß sein. Beste Ergebnisse wurden in dem Bereich von 0,01 bis 0,2 mm erzielt Die Feinheit der Partikel begünstigt das oben erläuterte Ablagerungsverhalten. Dies bedeutet daß das Verhältnis des Flächenbereichs zu dem Gewicht der Harzpartikel sich umgekehrt zu dem Durchmesser ändert Daher sind feinere Partikel bestrebt in dem Luftstrom zu verbleiben, der an der Gewindefläche vorbeiströmt und dieser Effekt ist an den seitlichen Abschnitten stärker ausgebildet als an den zentralen Abschnitten, so daß die Harzmenge, die sich an dem

zentralen Abschnitt ablagert im Vergleich zu der sich an den seitlichen Abschnitten ablagernden größer ist, je feiner die Harzpartikel sind.

Es wurde immer festgestellt, daß die relativ niedrigeren Partikelgeschwindigkeiten das gewünschte Ablagerungsverhalten begünstigen. Dieser Faktor ist insbesondere dann von Nutzen, wenn größere Partikel in dem nutzbaren Bereich verwendet werden sollen.

Der oben erwähnte »Taleffekt« ist auf die Tatsache zurückzuführen, daß an der Basis der Gewindegründe 16 zwischen den Gängen die Partikel nicht wie von den Köpfen 20 und den schraubenlinienförmigen Flanken 18 weggleiten können. Daher verläuft die Basis des Tals 16 an der zentralen Linie 40 des Gewindeelements wie F i g. 8 zeigt, gesehen in Richtung des Partikelstroms 36 unter einem rechten Winkel 54 zu dem Strom 36 und hat daher eine maximale Parlikelaufnahmefähigkeit. In diesem Bereich werden die ersten Partikel, die auf die Fläche auftreffen, erfaßt und haften an der heißen Fläche. Es wurde jedoch festgestellt, daß weitere Harzpartikel sich auf diesen heißen Harzparlikelii schneller ansammeln als sie geschmolzen werden. Kleinere Partikel sammeln sich eher an dals größere Partikel und bilden auch einen einheitlicheren Harzkörper, nachdem die Ansammlung geschmolzen und abgekühlt ist. In der Mitte längs der Linie 42 ist der Winkel 56 zwischem dem Strom 36 und der Fläche der Basis des Fußes 16 etwas größer, so daß die Fähigkeit. Partikel anzusammeln, längs der zentralen Linie 44 etwas geringer ist. jedoch noch wesentlich größer als die Fähigkeit der entsprechenden schraubenlinienförmigen Flanke 18. Partikel, die sich längs der Linie 44 am Rand der Gewindefläche bewegen, verlaufen nahe/u tangential /u der Gewindefläche, erreichen die Fläche unter einem sehr kleinen Winkel 58 und haben eine sehr geringe Chance erfaßt und gehalten zu werden. Die sich ergebende Wirkung hiervon ist eine Änderung der Fähigkeit. Partikel zu erfassen und zu halten, so daß die Partikel an den Basen der Täer 16 längs der zentralen Linie 40 schnell gesammelt werden. Diese Fähigkeil fällt außerhalb der zentralen Linie stark ab. so daß sich eine Ablagerung in Bereichen nahe der zentralen Linie 40 aufbaut. Auch die Partikel, die sich längs der Basen der Täler 16 ablagern, werden von den heißen Flanken 18 an beiden Seiten der Füße erhitzt, so daß die Partikel schnell geschmolzen werden und weitere Partikel erfassen und halten. Die Ansammlung von Harz in den Tälern 16 schafft eine Harzfläche. die nicht den Winkel bildet wie die schraubenlinienförmigen Flanken, so daß sich das Harz in dem zentralen Bereich fortschreitend ansammelt und eine rippenartige Ablagerung bildet, die von den Köpfen der Gänge unterbrochen wird.

Grundier- bzw. Bindemittel-Überzüge, die auf die Gewindefläche aufgebracht werden können, um das Auffangen von Partikeln aus dem gegen die Gewindefläche gerichteten Strom zu unterstützen, können aus einem großen Bereich von durch Wärme erweichbaren Harzmaterialien wie z. B. Poliamidharzen. Epoxidharzen. Resorcin-aldehyd-Harzen und Kombinationen hiervon ausgewählt werden. Das Gundier- bzw. Bindemittel kann auf die Gewindefläche in einer flüchtigen Lösungsmittellösung aufgebracht werden. Zum Beispiel führt eine 10%ige Feststofflösung von alkohollöslichem Polyamid in denaturierten Alkohol gute Ergebnisse.

Die Sperrflächen werden aus einem zähen, elastischen, durch Wärme erreichbaren Harzmaterial gebildet. Als besondere geeignet haben sich Poliamid.

Polyester- und Polyurethan-Harze erwiesen. Die Harzmaterialien werden in Form von feinen Partikeln aufgebracht. Die Größe der verwendeten Partikel hängt in gewissem Grad von der Größe des Gewindeelements > ab, auf das die Sperrfläche aufzubringen ist. Je kleiner das Gewindeelement ist, desto kleiner sind die gewünschten Partikel. Für ein 9,5-min-Gewindeelement ist ein zweckmäßiger Bereich der Partikelgrößen derart bemessen, daß nur etwa 2% in einem Nr. 140-Sieb

ίο (Sieböffnungsweite 0,105 mm) festgehalten werden.

Es wurde auch festgestellt, daß ein wirksames Grundiermittel zur Verbindung mit dem Harz der Sperrschichtablagerung durch Verwendung eines PuI-vergemischs erhalten werden kann, das aus einer

Ii Kombination eines geringeren Anteils, d. h. von etwa 5 bis 35 Gewichtsprozent-Partikeln eines Grundier- bzw. Bindemittels wie der oben erwähnten Harzmaterialien mit einem größeren Anteil, d. h. von etwa 95 bis 65 Gewichtsprozent-Partikeln des Harzmaterials, das den

.Ί) Hauptkörper der Sperrschichtablagerung bildet, besteht. Die Prozentangaben beziehen sich auf das Gewicht des Pulvergemischs. Das Grundier- bzw Bindemittelmaterial schmilzt bei einer niedrigeren Temperatur als das Harzmaterial und ist auch

j> fließfähiger und eher in der Lage, die Gewindefläche zu benetzten, so daß die Wärme des Gewindeelements bewirkt, daß es schmilzt, über die Gewindefläche fließt und sie benetzt, um die gewünschte Grundier- und Bindewirkung hervorzurufen.

jo Bei der Bildung von Sperrschichtablagerungen auf den Gewindeflächen wird die gewählte Temperatur von den Erweichungs- bzw. Schmelztemperaturen des Grundier- bzw. Bindemittelmaterial. das verwendet uird. und von dem Hauptharzmaterial abgeleitet. Wenn

i") das pulverförmige Harz ein Polyamidharz ist. das einen Schmelzpunkt von etwa 186^rC hat. haben sich Temperaturen von etwa 232 bis 302^cC als zufriedenstellend erwiesen. Es ist erwünscht, daß die Temperatur, auf die das Gewindeelement erhitzt wird, derart ist, daß die

■ίο feststellbare Erhitzung ausreicht, um die Temperatur der Gewindeelemente wenigstens 5 Sekunden über etwa 205°C zu halten.

Bei der Erhitzung des Gewindeelements z. B. eines Bolzens 10 durch ein H F-FeId z. B. mit einer Frequenz

■Ti von etwa 450 kHz kann ein Stahlgewindebolzen in etwa 2 bis 3 Sekunden auf die gewünschte Temperatur gebracht werden. Bei kontinuierlicher Durchführung des Verfahrens können die Gewindeelemente das Hochfrequenzfeld mit einer Geschwindigkeit durchlau-

K) fen. die die gewünschte Erhitzungszeit gewährleistet.

Die Gesamtdicke der Sperrschicht ist durch die Art und Geschwindigkeit der Partikelzuführung im Strom, die Temperatur des Gewindeelements und die Zeit, die das Gewindeelement in dem Partikelstrom verbleibt.

ji steuerbar. Wie zuvor erwähnt wurde, ist die Dicke des zentralen Abschnitts der Hauptfaktor, der von Bedeutung ist. und es ist erwünscht, daß dieser Abschnitt eine an der zentralen Linie gemessene Dicke von wenigstens einem Dritte! und vorzugsweise nicht mehr als etwa die

μ« volle Tiefe des Tales zwischen den Gängen hat.

Obwohl, wie oben beschrieben wurde, die Kunststoffpartikel dadurch aufgebracht werden, daß das erhitzte Gewindeelement durch einen einzigen Partikelstrom bewegi wird, kann die Sperrschicht auch dadurch

bi gebildet werden, daß das Gewindeelement mit einer höheren Geschwindigkeit durch eine Reihe von Parlikelströmen bewegt wird und daß diese Ströme aus Partikeln verschiedener Größenbereiche oder aus

ίο

unterschiedlichen Materialien bestehen.

Im folgenden wird zum besseren Verständnis
Erfindung ein Beispiel erläutert.

Beispiel

Bei diesem Beispiel bestanden die Schrauben aus Stahl mit einer schwarzen Oxidschicht und einer Gewindegröße von 8 mm und die Muttern waren aus Stahl mit einer Cadmiumplattierung und einer Gewindegröße von 8 mm.

Die Schrauben wurden mit ihren Köpfen 32 auf den beiden Riemen 26 angeordnet, wobei sich die Gewindeteile 14 nach unten zwischen die Riemen erstreckten und die zu übersehenden Teile freilagen, wie Fig. 7 zeigt. Eine dünne Schicht einer Grundiermittellösung wurde auf den freiliegenden Teilen der Schrauben aufgetragen, auf denen Sperrschichten zu bilden waren. Das Grundiermittel war eine 10%ige Feststofflösung in Alkohol von in Alkohol löslichem Polyamid und ein Expoxyharz in einem Verhältnis der Feststoffe von 1 : 2 Gewichtsteilen. Das aufgetragene Material auf den Schrauben wurde getrocknet, wobei sehr dünne, im wesentlichen zusammenhängende Grundiermittelüberzüge verblieben. Die Schrauben 10 wurden dann nahe an einer HF-Feldspule 34 vorbeigeführt, die mit einer der Frequenz von 450 kHz von einem Generator mit einer Leistung von 2 KW betrieben wurde.
Die Zeit, in der sich die Schrauben 10 in dem HF-FeId befanden wurde gesteuert, um die in der folgenden Tabelle gezeigten Temperaturen zu erzielen. Unmittelbar danach wurden die Schrauben von den Riemen 26 so bewegt, daß die mit dem Grundiermittel überzogenen Bereiche der Schrauben durch einen seitlich gerichteten

in Strahl 40 von pulverisiertem Harz liefen. Die durch Wärme erweichbare Gnindiermittelschicht auf der Oberfläche der Schrauben erfaßte und hielt die Pulverpartikel fest und diese wurden durch die Wärme der Schrauben geschmolzen und bildeten haftende

Ij Kunststoffsperrschichten.

Nach der Kühlung waren die Kunststoffsperrschichlen glatt, hart und hafteten fest. Die Schrauben wurden mit Muttern zusammengefügt und Messungen des maximalen Einschraubdrehmoments und des minimalen Ausschraubdrehmoments wurden für den ersten, fünften und fünfzehnten Ausschraubvorgang der Schrauben aus den Muttern gemessen. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle angegeben.

Temperatur	Material	Sperrschicht-	Anlangsein-	Minimales	Ausschraubilrchmoment,	15.
der Schrauben		hur/partikel.	schruubvorgang	Ncm		26,0 x 10
fciim Aumrin		Größe in mm	Maximales Dreh
gen von Harz			moment, Ncm	1.	5.
288 C	Thermoplastisches	0,01	50,9 X 10	39,5 x 10	28,2 x 10
	Polyurethanharz,					22,6 X 10
	Schmelzpunkt					39,5 X 10
	220 C					62,1 X 10
304 (	Polyamid	0,1-0,6	56,5 X 10	28,2 x 10	28,2 x 10
315 C	Polyamid	0,1-0,6	84,7 X 10	56,5 X 10	31,5 X 10
288 C	Polyamid	0,05-0,2	101,7 x 10	84,7 x 10	67,8 X 10

Es wurde festgestellt, daß, wenn die Temperatur der Schrauben auf 315° C erhöht wurden, bevor die Schrauben an dem Harzpartikelstrahl vorbeiliefen, eine Schicht mit einer Dicke von etwa 0,01 cm längs ihrer Mittellinie gebildet wurde, die gleichmäßig zu den axial verlaufenden Rändern der Sperrschicht abnahmen. Bei Verwendung von Polyamidharzpartikeln und einer Erhitzung der Schrauben auf 305⁰C wurden sehr dünne Schichten an den seitlichen Abschnitten gebildet, jedoch erhielt der zentrale Bereich eine Rippe, deren Oberfläche von der Oberfläche der Schicht an den seitlichen Abschnitten plötzlich anstieg, so daß eine solche Dicke an den Füßen längs der Mittellinie erreicht wurde, daß die Füße bis zu etwa drei Viertel der Fußtiefe gefüllt waren.

Wenn Harz mit einer sehr feinen Partikelgröße verwendet wurde und die Temperatur der Schrauben nur 304° C zum Zeitpunkt der Berührung mit dem Harzpartikelstrom betrug, wurde eine dünne Schicht an den seitlichen Abschnitten und eine zentrale Rippe gebildet, die noch ausgeprägter war als die durch das Polyamidharz gebildete. Es ist zu beachten, daß bei

ϊο umso feineren Partikeln trotz des etwas höheren Einschraubdrehmoments als bei aus etwas gröberem Harz gebildeten Sperrschichten das Ausschraubdrehmoment sehr hoch war und nur bei folgenden Ausschraubvorgängen etwas abfiel.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Aufbringen einer Sperrschicht aus thermoplastischem Material auf einem Teil des Gewindes einer Schraube, wobei das Material in Pulverform auf die Schraube aufgebracht und durch Erwärmen derselben aufgeschmolzen wird, derart, daß eine zusammenhängende Schicht entsteht, die zwischen ihren in axialer Richtung verlaufenden Rändern eine konvex gekrümmte Oberfläche aufweist, und wobei die im wesentlichen senkrecht auf einer Transporteinrichtung aufgereihten Schrauben zuerst erhitzt und anschließend durch einen den betreffenden Gewindeteil beaufschlagenden, das Pulver tragenden Gasstrahl hindurchgeführt werden, wonach das thermoplastische Material auf dem Weitertransport abgekühlt wird und erstarrt, nach Patent 17 29 081, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewindeteil (10) dem Harzpartikelstrom mit einer Temperatur ausgesetzt wird, die derart unter der zur Bildung einer kontinuierlichen Harzablagerung nach dem Hauptpatent führenden minimalen Temperatur liegt, daß das abgelagerte Harz in den Gewindegründen (16) dickere Abschnitte (24) mit einer Oberfläche bildet, die im teilweise ausgefüllten Bereich (24) der Gewindegründe (16) in axialer Richtung oberhalb der Gewindegründe (16) mit größerem Krümmungsradius verläuft als im Ubergangsbereich zur Ablagerung (22) auf den Gewindeflanken (18) und die entlang des dem Gewindegrund (16) folgenden Querschnitts im Bereich der dicksten Ablagerung (24) mit geringeren Krümmungsradius (R) als im Übergangsbereich zur Ablagerung (22) an den Gewindeflanken (18) (Krümmungsradius Rv) verläuft.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewindeteil wenigstens ITC unter der minimalen Temperatur gehalten wird und Harzpartikel einer Teilchengröße von weniger als 0,6 mm verwendet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Gewindeteiles (19) derart erhöht wird, daß das Gewindeteil (10) wenigstens 5 Sek. nach der ersten Berührung mit dem Harzpartikelstrom über einer Temperatur von 205⁰C gehalten wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Harzpartikel einer Teilchengröße von 0,01 bis 0,2 mm verwendet werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Teilchenstrom ein Gemisch aus einem größeren Anteil feiner Partikel eines harten thermoplastischen Harzes und einem kleineren Anteil eines durch Wärme erweichbaren Bindemittels besteht.