DE2630338A1

DE2630338A1 - Chemisch-mechanische schraubensicherung

Info

Publication number: DE2630338A1
Application number: DE19762630338
Authority: DE
Inventors: Karlheinz Menkhoff
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-07-06
Filing date: 1976-07-06
Publication date: 1978-01-12

Description

Betr.: Patentanmeldung mit Gebrauchsmuster-Hilf sanmeldung
für chemisch-mechanische Schraub ensicherung Die Erfindung betrifft eine chemisch-mechanische Schraubensicherung.
Bis vor weingen Jahren galt die Hypothese, daß sich Schraubenverbindungen nur dann lösen, wenn die-Vorspannkräfte völlig verlorengehen.
Diese Theorie wurde von der Firma Bauer & Schauerte in Neuss lurch Versuche mit modernsten Meßgeräten überprüft.
urde festgestellt, daß diese Theorie nur bedingt richtig ist, denn Schraubenverbindunge, die nicht oder nur unzureichend gesichert sind, lösen sich auch unter Vorspannung, wenn es unter Einfluß äußerer Kräfte zu Relativbewegungen zwischen den Kontaktflächen der zu spannenden und zu verspannenden Teile kommt.
Relativbewegungen entstehen vornehmlich durch Querverschiebungen zwischen den verspannten Teilen unter wechselnden oder schwellenden Querkräften, in geringem Umfang aber auch unter extremen axialen Belastungen.
Trotz dieser Erkenntnisse sind alle bisher bekannten Schraubensicherungen, ob mechanischer oder chemisoker Art, nur darauf abgestimmt, daß das Verdrehen der Schraube im Gewinde, oder das Verdrehen der Mutter auf dem Gewinde der Schraube verhindert werden soll.
Insbesondere im Stahlbau, also da, wo unbearbeitete Flächen gegeneinander verschraubt werden, is-t besonders zu beachten, daß die Flächenpressung an den AuSlageflächen der zu verspannenden Teile nicht größer ist, als die Quetschgronzc dr zu verspannenden Materialien.
Wenn die theoretisch ermittelte Quetschgrenze kleiner ist, als die Flächenpressung der Auflagefläche des ochraubenkoSfes oder der Auflagefläche der Mutter, ßo liegt sie in der t>Ewis doch erheblich günstiger, weil sich die Auflagefläche für die Schraube oder Mutter beim Anziehen und Drehen der Schraube deformiert und kalt verfestigt.
Die zu verspannenden Bauteile bewegen sich an der zu verspannenden Beruhrungsfläche aber nicht. Mikroskopische Untersuchungen haben gezeigt, daß zusammengeschráubte, unbearbeitete, also walzglatte Stahlplatten nur ganz geringe Auflagepuiilcte haben, obwohl die Auflagefläche wesentlich größer ist, als die vom Schraubenkopf oder der Mutter; und gerade weil die Auflagefläche wesentlich größer ist, als die der Schraubenkopfauflageflache - siehe die Druckeinflußzonen verspannter Platten nach Röscher oder nach Weiss & Wellner, sowie nach Fritsche - so verquetschen sich die geringen Auflagepunkte nur sehr wenig.
Rauhigkeitsmessungen haben Verquetschungen unter 1 my gezeigt.
Wenn in derartige Schraubenverbindungen Schwellkräfte oder Verschiebungen eingeleitet werden, so verschieben sich die zu verspannenden Platten zueinander und somit auch die geringen Auflagepunkte. Durch diese Verschiebungen wird die verspannte Länge der Platten kleiner,und die Schraubenverbindung löst sich.
Die chemisch-mechanische Schraubensicherung hilft, dieses Problem weitgehendst zu verbessern. Die chemisch-mechanische Schraubensicherung besteht aus einer sehr dünnflüssigen Lösung, die je nach Wunsch zwischen 10 Minuten und 10 Stunden aushärtet und glashart wird; und weiterhin aus mit dieser Lösung vermischten Korruntkörnern, die je nach Verwendungszweck verschieden groß sein können. Dieses Gemisch, chemisch-mechanische Schraubensicherung genannt, wird zwischen den beiden zu verspannenden Platten im Bereich der Schraubenverbindung aufgetragen und dann durch die Schraube verspannt. Beim Zusammenspannen der Platten werden einmal die sehr harten und scharfkantigen Korruntkörner in das wesentlich weichere, zu verspannende Material der Platten eingedrückt. Da sich die Korruntkörner sowohl in die eine, sowie in die andere Platte eindrücken, erhält diese Schraubenverbindung sehr viele Auflagepunkte gegenüber der normal verspannten Schraubenverbindung, insbesondere bei unbearbeiteten Platten. Außerdem krallen sich die ungleichmäßigen pyramidenartigen Korruntkörner in den beiden verspannten Platten fest, so daß bei einer Verschiebung der Platten gegeneinander die Körner umgewälzt werden müssen.
Da sich die Körner beim Verspannen der beiden Platten auf die flachste Seite legen, werden sie beim Umwälzen größer,so daß sie sich entweder in das verspannte Material einschneiden müssen, oder aber die Platten abheben, wodurch die Schraube eine höhere Zugspannung bekäme.
Außer dieser mechanischen Verkrallung der Korruntkörner in den zu verpsannenden Teilen, härtet die chemische Lösung nach vorauszubestimmender Zeit völlig aus und wird glashart. Diese, zwischen den beiden Platten verquetschte Lösung, schließt einmal die Zwischenräume der sich in die Platten eingekrallten Korruntkörner und legt sich als harte Zwischenlage zwischen die unbearbeitete, rauhe Oberfläche der zu verspannenden Platten, wodurch das Gegeneinanderverschieben der Platten erschwert wird.
Nachstehend aufgeführte Meßwerte haben sich in Prozent bei einer einfachen Schraubenverbindung ergeben.
Ein eingespanntes Flacheisen 10 mm dick, 50 mm breit wurde mit einer M 10-Schraube mit Mutter gegen ein gleiches Flacheisen mit einer Hebellänge von 1 m gegeneinander verspannt. Die Bohrung für die Durchgangsschraube war jeweils 25 mm von der Stirnfläche der beiden Flacheisen angebracht.
Versuch 1 Eine Schraube 10 K wurde mit einem Drehmoment von 5500 Mkp angezogen. Die dazugehörige Mutter hat die Qualität 8 G. Das Flacheisen hat die Materialqualität St 37.
An dem 1 m langen Hebelarm wurde ein Gewicht angehängt, bis sich der Hebelarm senkte, also die Schraubenverbindung löste.
Versuch 2 Dieser Versuch wurde wie der Versuch 1 durchgeführt. Verwendet wurde eine neue Schraube und eine neue Mutter. Angezogen wurden sie mit dem gleichen Drehmoment 5500 Nkp. Die zu verbindenden Flacheisen wurden jedoch mit der chemisch-mechanischen Schraubensciherung bestrichen und dann verschraubt. Diese Verbindung wurde sofort nach dem Anziehen der Schraube gemessen. Das angehängte Gewicht mußte um 50g gegenüber Versuch 1 erhöht werden, bis sich der Hebel senkte und somit sich die Verbindung löste.
Versuch 3 Der Versuch 3 wurde durchgeführt wie der Versuch 2. Das Gewicht wurde jedoch nach dem Aushärten der chemischen Lösung, also 24 Stunden später angehängt, und dieses Gewicht mußte gegenüber Versuch 1 um 75% erhöht werden.
Diese einfachen Versuche eigen die erhebliche Wirkung der chemisch-mechanischen Schraubenverbindung, Außer der flüssigen Schraubensicherung können auch halbfeste Schraubensicherungen in Form einer Unterlegscheibe mifientsprechender Bohrung der zu verwendenden Schraubengröße hergestellt werden. Diese Scheiben bestehen aus einem halbfesten geleeartigen Kunststoff, in dem die Korruntkörner und der Härter für den halbfesten Kunststoff - beispielsweise in Mikrokapseln - eingebettet sind. Durch das Anziehen der Schrauben wird diese Scheibe zerquetscht, wodurch die Mikrokapseln zerstört werden. Durch die in den Kapseln freiwerdende Härtersubstanz wird der halbfeste Kunststoff erst verflüssigt und dann ausgehärtet.
Zusammenfassend ist zu sagen, daß diese chemisch-mechanische Schraubensicherung nach dem Aushärten der chemischen Masse zwichen den zu verspannenden Teilen eine volle Auflagefläche ohne Auflagespitzen schaft und sich gleichzeitig durch die Korruntkörner, sowie durch viele kleine Zapfenkörner verkrallt.
Eine durch diese chemisch mechanische Schraubensicherung gesicherte Schraubenverbindung löst sich nur dann, wenn sich die Mutter auf der Schraube durch Schwellkräfte oder hohe Rüttelfrequenzen losdrehte Bei derartigen Schraubenverbindungen sollte die Mutter oder bei Schraubenverbindungen mit Sacklöchern die Schraube selbst mit entsprechenden Kunststoffklebern gesichert werden.

Claims

Patentansprüche Anspruch (2) Dadurch gekennzeichnet, daß eine ehemische Lösung, wie z.B.

ein Kunststoffkleber, auf 1- oder 2-Eomponentenbasis, mit Korrunt- oder ähnilichen Körnern streichfertig vermischt sind und nach einer bestimmten seit aushärten.

Anspruch 2 Dadurch gekennzeichnet, daß eine geleeartige, halbfeste hrunststoffscheibe einerseits mit Korrunt- und ähnlichen Körnern und andererseits mit in Mikrokapseln eingebettete Härtern durchsetzt ist. Die Mikrokapseln sind so ausgebildet, daß sie bei Druck platzen, den ff'fter freigeben und die Eigenschaft haben, srst die halbfeste Kunststoffscheibe düimflüssig zu machen und dann völlig auszuhärten Änsprucli 3 Dadurch gekennzeichnet, daß Froormunt- oder ähnliches Korn auf Klebefolien aufgetragen wird und als Lochscheibe oder -streifen hergestellt wird.

Anspruch 4 Dadurch gekennzeichnet, daß die Korngröße je nach Beschaffenheit der Oberflache der zu verspannenden Teile gewählt werden kann.

Anspruch 5 Dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerschicht der Trägerlösung nach der gewünschten Aushärtezeit eingestellt werden kann.