DE4310938A1 - Herstellung einer selbstschneidenden und gegebenenfalls selbstbohrenden Schraube mit austenitischem rostfreiem Stahl - Google Patents

Herstellung einer selbstschneidenden und gegebenenfalls selbstbohrenden Schraube mit austenitischem rostfreiem Stahl

Info

Publication number
DE4310938A1
DE4310938A1 DE4310938A DE4310938A DE4310938A1 DE 4310938 A1 DE4310938 A1 DE 4310938A1 DE 4310938 A DE4310938 A DE 4310938A DE 4310938 A DE4310938 A DE 4310938A DE 4310938 A1 DE4310938 A1 DE 4310938A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
steel
self
section
carbon
flange
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE4310938A
Other languages
English (en)
Inventor
Yao-Tin Ker
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KER YAO TIN
Original Assignee
KER YAO TIN
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by KER YAO TIN filed Critical KER YAO TIN
Publication of DE4310938A1 publication Critical patent/DE4310938A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16BDEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B35/00Screw-bolts; Stay-bolts; Screw-threaded studs; Screws; Set screws
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23PMETAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P15/00Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/0093Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for screws; for bolts
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16BDEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B25/00Screws that cut thread in the body into which they are screwed, e.g. wood screws
    • F16B25/0036Screws that cut thread in the body into which they are screwed, e.g. wood screws characterised by geometric details of the screw
    • F16B25/0094Screws that cut thread in the body into which they are screwed, e.g. wood screws characterised by geometric details of the screw the screw being assembled or manufactured from several components, e.g. a tip out of a first material welded to shaft of a second material
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16BDEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B25/00Screws that cut thread in the body into which they are screwed, e.g. wood screws
    • F16B25/10Screws performing an additional function to thread-forming, e.g. drill screws or self-piercing screws
    • F16B25/103Screws performing an additional function to thread-forming, e.g. drill screws or self-piercing screws by means of a drilling screw-point, i.e. with a cutting and material removing action
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16BDEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B33/00Features common to bolt and nut
    • F16B33/008Corrosion preventing means
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2251/00Treating composite or clad material

Landscapes

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

Description

Die Erfindung betrifft die Herstellung einer selbstschneidenden und gegebenenfalls selbstbohrenden Schraube mit austenitischem rostfreiem Stahl gemäß Gattungsbegriff des Anspruchs 1.
Infolge rascher Entwicklung und Erforschung von Zink- und Alumi­ niumbeschichtungen von Stahlblechen hat sich die generell ange­ nommene Lebensdauer solcher Bleche von 10 auf etwa 20 Jahre ver­ längert. Schützende Beschichtungen oder korrosionsfeste Aufla­ gen, wie sie für Stahlstrukturen und Schraubensicherungsmittel verwendet werden, wurden gleichfalls rasch entwickelt und er­ forscht. Selbstbohrende und selbstschneidende Schrauben zum Be­ festigen beschichteten Stahlblechs unterliegen leicht einer Be­ schädigung und Deformierung aufgrund der Umgebung, der sie aus­ gesetzt sind. In jüngster Zeit haben die kontinuierlich erhöhten Anforderungen an Bauqualität einen großen Bedarf für selbstboh­ rende und selbstschneidende Schrauben aus austenitischem rost­ freiem Stahl mit sich gebracht. Jedoch läßt sich austenitischer rostfreier Stahl aufgrund seiner metallurgischen und mecha­ nischen Eigenschaften zwar leicht härten, aber schlecht bearbei­ ten, und es ist damit schwierig, die Anforderungen eines selbst­ schneidenden Gewindes durch ein Nitrierungsverfahren zu erfül­ len. Bei der herkömmlichen Herstellung selbstbohrender und selbstschneidender Schrauben aus austenitischem rostfreiem Stahl, die in der Lage sind, ein 5 mm starkes, kohlenstoffarmes Stahlblech zu durchdringen, gibt es eine Anzahl ungelöster Pro­ bleme, wie z. B. die folgenden:
1) Eine unter Nitrierung behandelte herkömmliche selbstschnei­ dende Schraube aus austenitischem rostfreiem Stahl ist in Fig. 1 im Längsschnitt gezeigt. Der mit N bezeichnete, dick gezeichnete Abschnitt ist der nitrierte Bereich. Die Schraube setzt sich zu­ sammen aus einem austenitischen rostfreien Stahlkopf 1 und einem selbstschneidenden Gewindebolzenabschnitt 2. Generell läßt sich die Oberflächenhärte des Gewindebolzenabschnitts durch eine Ni­ trierungsbehandlung verbessern. Dennoch hat die betreffende her­ kömmliche Schraube die folgenden Nachteile:
  • a) Die Korrosionsbeständigkeit der Oberfläche austenitischer rostfreier Stahlschrauben ist von der Zusammensetzung des Nitrids abhängig.
  • b) Die Nitrierungstemperatur austenitischen Stahls beträgt etwa 600°C, und die Nitrierung dauert 2-4 Stunden, wodurch Kristallisations- und Korngrenzenkorrosionsprobleme auftre­ ten und die gesamtheitliche Korrosionsbeständigkeit herab­ setzen.
2) Herkömmliche selbstbohrende und selbstschneidende Schrauben aus austenitischem rostfreiem Stahl können abschnittweise gehär­ tet werden, jedoch sind sie zerbrechlich. Zum Erhalt der Selbst­ bohr- und Selbstschneideeigenschaften werden derartige herkömm­ liche Schrauben z. T. aus separaten Abschnitten von unterschied­ lichen Materialien hergestellt, nämlich einerseits einem Bohr- und Gewindeschneidabschnitt und andererseits einem sog. Verbin­ dungsabschnitt. Diese beiden Abschnitte werden zusammenge­ schweißt, bearbeitet, mit dem Gewinde versehen und abgeschreckt. Wie Fig. 2 zeigt, die einen Längsschnitt durch eine solche selbstbohrende und selbstschneidende Schraube aus austenitischem rostfreiem Stahl und kohlenstoffreichem Stahl darstellt, besteht die Schraube aus einem Verbindungsabschnitt aus rostfreiem Stahl, zu dem ein Kopf 1 und ein Gewindebolzenabschnitt 2 gehö­ ren, sowie einem Bohr- und Gewindeschneidabschnitt aus kohlen­ stoffreichem Stahl mit einem Gewindebolzenabschnitt 3 und einem Bohrabschnitt 4 an dessen freiem Ende. Bei der Herstellung wer­ den der Verbindungs- sowie der Bohr- und Gewindeschneidabschnitt entlang der Ebene W miteinander verschweißt, und sodann wird das Gewinde gewalzt und der Bohrabschnitt spanabhebend bearbeitet. Schließlich wird die so weit hergestellte Schraube abgeschreckt, um die Härte des Bohr- und Gewindeschneidabschnitts in seinem gesamten Querschnitt zu erhöhen. Obgleich dieser letztere aus kohlenstoffreichem Stahl hergestellt und zur Verbesserung seiner Härte abgeschreckt wird, besitzt die betreffende Schraube doch die folgenden Mängel:
  • a) Kohlenstoffreicher Stahl ist nur schwer schmiedbar. Daher ist es erforderlich, den Bohrabschnitt spanabhebend zu for­ men, was jedoch die Herstellungskosten erhöht. Andererseits liegt die Härte der von der Schweißwärme beeinflußten Zone auf der Seite des kohlenstoffreichen Stahles über 500° HV, so daß dieser Bereich dazu tendiert, rissig zu werden, daß das Gewinde dort nur schwer zu walzen ist und daß sich die Lebensdauer der Gewindewalzwerkzeuge verkürzt.
  • b) Nach dem Abschrecken des Bohr- und Gewindeschneidabschnitts aus kohlenstoffreichem Stahl, ist dieser vollkommen durchge­ härtet mit einer Härte von 550-600° HV, womit er spröde und brüchig ist.
3) Bei einer anderen Art herkömmlicher zusammengesetzter selbstschneidender und selbstbohrender Schrauben unter Verwen­ dung austenitischen rostfreien Stahls ist dieser letztere mit Kohlenstoff kontaminiert. Um die Nachteile hoher Härte einer vom Schweißen wärmebeeinflußten Zone sowie der Versprödung und des Rissigwerdens zu vermeiden, kann man nämlich als Material für den Bohr- und Gewindeschneidabschnitt auch kohlenstoffarmen Stahl verwenden, der an den Verbindungsabschnitt aus rostfreiem Stahl angeschweißt und danach aufgekohlt und samt dem Verbin­ dungsabschnitt abgeschreckt wird. Wie in Fig. 3, einem Längs­ schnitt einer solchen selbstschneidenden und selbstbohrenden Schraube, gezeigt, worin die dicke schwarze Linie C die aufge­ kohlte Zone bezeichnet, besteht die Schraube aus einem Verbin­ dungsabschnitt mit einem Kopf 1 und einem Gewindebolzenabschnitt 2 aus rostfreiem Stahl sowie einem Bohr- und Gewindeschneidab­ schnitt mit einem Gewindebolzenabschnitt 3 und einem Bohrab­ schnitt 4 aus kohlenstoffarmem Stahl. Bei der Herstellung werden die Abschnitte aus dem rostfreien Stahl und dem kohlenstoffarmen Stahl entlang der Ebene W miteinander verschweißt, und danach werden das Gewinde gewalzt und der Bohrabschnitt geformt. An­ schließend wird der Bohr- und Gewindeschneidabschnitt (Ab­ schnitte 3 und 4) aufgekohlt und abgeschreckt, um die Oberflä­ chenhärte verbessern zu können. Während aber dieses Verfahren zwar die bei kohlenstoffreichem Stahl auftretenden Probleme an der Schweißstelle zu lösen vermag, wird der Verbindungsabschnitt aus austenitischem rostfreiem Stahl durch den Aufkohlungsvorgang mit Kohlenstoff kontaminiert, und dies hat den Nachteil der Ver­ ringerung der ursprünglichen Korrosionsfestigkeit. Indessen wird heutzutage gerade auf die Entwicklung der Korrosionsbeständig­ keit und Funktionstüchtigkeit besonderer Wert gelegt, weshalb die letztgenannte Herstellungsweise weniger gebräuchlich ist als die vorausgehend beschriebene mit einem Bohr- und Gewindeab­ schneidabschnitt aus kohlenstoffreichem Stahl.
Die im Anspruch 1 angegebene Erfindung löst das Problem, auf ra­ tionelle Weise eine selbstschneidende und gegebenenfalls auch selbstbohrende Schraube unter Verwendung austenitischen rost­ freien Stahls zu schaffen, die fest und funktionstüchtig ist, indem sie eine für die üblichen Anwendungen ausreichende Härte besitzt, ohne dabei zur Versprödung und Rissigkeit zu neigen, und indem sie eine gleichbleibend hohe Korrosionsbeständigkeit aufweist. Die Unteransprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungsmöglichkeiten des im Anspruch 1 bezeichneten Ver­ fahrens an.
In einer bevorzugten Ausführungsform desselben (wo es um die Herstellung einer selbstbohrenden und selbstschneidenden Schraube geht) wird durch Schmieden oder in einem spanabhebenden Formprozeß aus kohlenstoffarmem Stahl ein runder Stab mit einem Flansch, einem zunächst noch gewindelosen Bolzenabschnitt und einem Bohrabschnitt an dessen anderem Ende hergestellt. Nach Aufkohlen und geeigneter Wärmebehandlung wird dieser Stab mit seinem Flanschende an den noch gewindelosen Verbindungsabschnitt aus austenitischem rostfreiem Stahl angeschweißt, worauf der Schweißbund und der Flansch entfernt werden. Das so erhaltene Teil wird mit dem Gewinde versehen und auch im übrigen bearbei­ tet und sodann abgeschreckt, um eine korrosionsbeständige Schraube mit einem Verbindungsabschnitt aus austenitischem rost­ freiem Stahl sowie einem Bohr- und Gewindeschneidabschnitt aus aufgekohltem Stahl zu erhalten.
Die Schraubenherstellung mittels des in Rede stehenden Verfah­ rens senkt die Materialkosten und überwindet die Nachteile her­ kömmlicher selbstschneidender Schrauben wie etwa die Härte von der Schweißhitze beeinflußter Zonen kohlenstoffreicher Stähle, die groß genug sein kann, um eine Spaltung und Rißbildung her­ beizuführen, indem sie die Durchhärtung des mit dem Gewinde ver­ sehenen und des Bohrabschnitts hoch genug werden läßt, um diese spröde und leicht zerbrechlich zu machen. Zugleich aber wird eine Kontamination des austenitischen rostfreien Stahls mit Koh­ lenstoff vermieden. Köpfe und Bolzen aus austenitischem rost­ freiem Stahl können, wie gesagt, herkömmlicherweise mit Koh­ lenstoff aber auch mit Stickstoff kontaminiert sein, wodurch sich ihre Korrosionsbeständigkeit verringert. Hiergegen sieht das Erfindungskonzept den erwähnten Flansch vor, der zudem noch beim Schweißvorgang einen erhöhten axialen Druck und eine er­ höhte axiale elektrische Leitfähigkeit aber auch eine automa­ tische Zuführung ermöglicht.
Nachfolgend wird die betreffende Erfindung anhand der Zeichnun­ gen weiter erläutert. Von diesen zeigen die Fig. 1-3, wie gesagt, Längsschnitte einer herkömmlichen nitrierten selbst­ schneidenden Schraube aus austenitischem rostfreiem Stahl, einer selbstschneidenden und selbstbohrenden Schraube aus durchgehär­ tetem kohlenstoffreichem Stahl und austenitischem rostfreiem Stahl bzw. einer selbstschneidenden und selbstbohrenden Schraube aus aufgekohltem Stahl und kohlenstoff-kontaminiertem austeniti­ schem rostfreiem Stahl.
Fig. 4 zeigt einen Längsschnitt einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten selbstschneidenden und selbstbohrenden Schraube unter teilweiser Verwendung austenitischen rostfreien Stahls,
Fig. 5 einen Längsschnitt eines erfindungsgemäß zunächst herge­ stellten Rohteils aus austenitischem rostfreiem Stahl,
Fig. 6 einen Längsschnitt eines gleichfalls zunächst herge­ stellten, im wesentlichen stabförmigen Rohteils aus kohlenstoff­ armem Stahl, das einen Flansch aufweist,
Fig. 7 einen Längsschnitt durch das Teil von Fig. 6 nach Aufkoh­ lung, Abschreckung und Temperung,
Fig. 8 einen Längsschnitt durch ein Halbfertigprodukt, wie es durch Zusammenschweißen der Teile aus den Fig. 5 und 7 erhal­ ten wird, vor dem Abdrehen,
Fig. 9 einen Längsschnitt durch das gleiche Teil nach dem Abdre­ hen des Schweißbundes und des Flansches,
Fig. 10 einen Längsschnitt einer erfindungsgemäß hergestellten selbstschneidenden Schraube mit austenitischem rostfreiem Stahl,
Fig. 11 einen Längsschnitt einer erfindungsgemäß hergestellten selbstschneidenden und selbstbohrenden Schraube mit austeni­ tischem rostfreiem Stahl,
Fig. 12 ein Diagramm, welches den Härteverlauf zwischen den Punkten X und Y in Fig. 11, gemessen bei einer Belastung von 100 g zeigt,
Fig. 13 ein ebensolches Diagramm, welches den Härteverlauf zwi­ schen den Punkten Q und P in Fig. 11 bei einer Belastung mit 100 g zeigt, und
Fig. 14 ein Diagramm des Härteverlaufs in einer nicht aufgekohl­ ten gehärteten Zone zwischen den Punkten M und N in Fig. 11 bei einer Belastung von 100 g.
Fig. 4 zeigt, wie gesagt, eine nach dem erfindungsgemäßen Ver­ fahren unter Verwendung austenitischen rostfreien Stahls herge­ stellte selbstschneidende und selbstbohrende Schraube. Die dicke schwarze Umrandungslinie C in Fig. 4 bezeichnet eine aufgekohlte Zone. Die Schraube besteht aus einem sog. Verbindungsabschnitt mit einem Kopf 5 und einem Gewindebolzenabschnitt 6 aus austeni­ tischem rostfreiem Stahl sowie einem Bohr- und Gewindeschneidab­ schnitt aus aufgekohltem Stahl mit einem Gewindebolzenabschnitt 7 und einem Bohrabschnitt S an dessen freiem Ende. Der Ablauf des Herstellungsverfahrens nach der Erfindung wird nachfolgend im einzelnen beschrieben:
Gemäß Fig. 5 wird ein rundes Rohteil aus austenitischem rost­ freiem Stahl mit einem vorgeformten Kopf 51 und einem zunächst noch gewindelosen Bolzenabschnitt 61 hergestellt. Ebenso wird gemäß Fig. 6 ein im wesentlichen stabförmiges Rohteil aus koh­ lenstoffarmem Stahl mit einem gewindelosen Bolzenabschnitt 71, einem an dessen einem Ende ausgebildeten vorgeformten Bohrab­ schnitt 81 und einem Flansch 9 am anderen Ende hergestellt. Der Außendurchmesser D des Flansches 9 ist etwa gleich dem oder größer als der Außendurchmesser d des Bolzenabschnitts 71 plus dem Zweifachen der Aufkohlungstiefe. Die Breite M des Flansches ist etwa gleich der oder größer als die Breite der erwartungsge­ mäß von der Schweißhitze beeinflußten Zone plus dem Zweifachen der Aufkohlungstiefe.
Die Aufkohlungszone geht aus Fig. 7 hervor. Die Härte des Kernes A wird auf etwa 180° HV eingestellt und diejenige des aufgekohl­ ten Bereichs (dicke schwarze Umrandungslinie C) auf etwa 200° HV.
An den Flansch 9 des so weit fertiggestellten Teils aus Fig. 7 wird der Bolzenabschnitt 61 des Teils aus Fig. 5 stumpf ange­ schweißt, um so das in Fig. 8 dargestellte Zwischenprodukt zu ergeben. Sodann werden der Schweißbund 62 und der Flansch 9 ge­ mäß Fig. 9 durch Abdrehen oder dergl. entfernt. Dabei entsteht nahe der Schweißebene W eine nicht aufgekohlte Zone 10 mit einer Breite L. Die Härte dieser Zone 10 ist von der Schweißung beein­ flußt und etwas größer als ursprünglich, jedoch jedenfalls nied­ riger als 240° HV, so daß eine weitere Bearbeitung möglich ist. Schließlich wird nach dem Gewindewalzen und Abschrecken das fertige Produkt gemäß Fig. 4 erhalten.
Auf ähnliche Weise kann auch eine lediglich selbstschneidende Schraube hergestellt werden, wie sie in Fig. 10 gezeigt ist. Diese Schraube besteht aus einem Verbindungsabschnitt aus auste­ nitischem rostfreiem Stahl mit dem Kopf 5 und dem Gewindebolzen­ abschnitt 6 sowie einem Gewindebolzenabschnitt (Gewinde­ schneidabschnitt) 7 aus aufgekohltem Stahl. Die Verfahrens­ schritte bei der Herstellung sind die gleichen mit Ausnahme des­ sen, daß der Bohrabschnitt 8 bzw. bei dem Zwischenprodukt der Abschnitt 81 entfällt.
Die Aufkohlung des kohlenstoffarmen Stahls erfolgt bis zu einer Tiefe von etwa 0,3 mm. Der Außendurchmesser D des Flansches 9 ist, wie gesagt, etwa gleich dem oder größer als der Außendurchmesser d des gewindelosen Bolzenabschnitts 71 plus dem zweifachen der Aufkohlungstiefe. Ebenso ist die Breite M des Flansches 9 etwa gleich der oder größer als die Breite der von der Schweißhitze beeinflußten Zone plus dem Zweifachen der Aufkohlungstiefe. Ist die Breite der von der Schweißhitze beein­ flußten Zone beispielsweise 2 mm, so beträgt die Breite M des Flansches mithin etwa 2,6 mm. Dies ist der Tatsache zuzuschrei­ ben, daß beim Anschweißen an den Flansch 9 eine aufgekohlte Schicht von etwa 0,3 mm Breite herausgequetscht wird, aus wel­ cher der Schweißbund 62 entsteht. Beim Abdrehen entsteht nahe der Schweißebene W eine freigelegte, im wesentlichen aufkohlungsfreie Zone 10 der Breite L entsprechend der Breite M des Flansches 9 minus dem Zweifachen der Aufkohlungstiefe des Flansches (auf jeder Seite etwa 0,3 mm), also in dem genannten Fall einer Breite L = 2 mm. Diese aufkohlungsfreie Zone 10 löst das Problem, daß nach dem Schweißen aufgekohlten Stahls oder kohlenstoffreichen Stahls die Härte der von der Schweißhitze be­ einflußten Zone üblicherweise zu hoch ist und eine Rißgefahr mit sich bringt.
Unterschiedliche Schweißvorgänge und -parameter können unter­ schiedlich breite schweißhitzebeeinflußte Zonen hervorrufen. Da­ her können die Flanschbreite M und die Breite L der aufkohlungs­ freien Zone 10 den Anforderungen entsprechend variieren.
Zusätzlich zu den vorstehend genannten Vorteilen erlaubt der erfindungsgemäß vorgesehene Flansch beim Schweißen das Aufbrin­ gen eines zusätzlichen axialen Drucks einen erhöhten axialen elektrischen Strom sowie eine automatische Zuführung. Im übrigen gestattet es die Erfindung, anstatt kohlenstoffarmen Stahls koh­ lenstoffarmen Legierungsstahl zu verwenden und dem Flansch eine runde, vieleckige oder sonstige Kontur zu geben, ohne die vor­ ausgehend beschriebenen technologischen Ziele und Funktionen in Frage zu stellen.
Fig. 11 zeigt, ähnlich Fig. 4, ein Beispiel einer erfindungsge­ mäß hergestellten selbstschneidenden und selbstbohrenden Schraube mit einem Kopf 5 und einem Gewindebolzenabschnitt 6 aus austenitischem rostfreiem Stahl sowie einem Bohr- und Gewinde­ schneidabschnitt mit einem Gewindebolzenabschnitt 7 und einem Bohrabschnitt 8 aus aufgekohltem Stahl nach dem Abschrecken. Hieran sollen nun verschiedene metallurgische und mechanische Eigenschaften untersucht werden:
Fig. 12 zeigt den Häreverlauf zwischen den Punkten X und Y in Fig. 11, gemessen bei einer Belastung von 100 g. Es ergibt sich, daß die Härte des Kerns 370° HV, die Oberflächenhärte 650° HV und die effektive Aufkohlungstiefe 0,32 mm betragen. Dies bestä­ tigt, daß der Kern genügend Zähigkeit und seine Oberfläche genü­ gend Härte besitzen, um den Anforderungen an ein selbstschneidendes Gewinde zu genügen.
Fig. 13 zeigt den Härteverlauf zwischen den Punkten Q und P im Bohrabschitt 8 aus Fig. 11 bei einer Belastung von 100 g. Dies wiederum zeigt, daß die Härte des Kernes 370° HV, die Ober­ flächenhärte 645° HV und die effektive Aufkohlungstiefe 0,28 mm betragen. Dies bestätigt, daß der Kern genügend Zähigkeit und seine Oberfläche genügend Härte besitzen, um den Anforderungen an einen selbstbohrenden Endabschnitt einer selbstschneidenden Schraube zu genügen.
Fig. 14 zeigt den Härteverlauf in der aufkohlungsfreien erhärte­ ten Zone zwischen den Punkten M und N in Fig. 11 bei einer Be­ lastung von 100 g. Hiernach beträgt die größte Härte 370° HV, und nahe der Schweißebene W besteht eine nicht aufgekohlte er­ härtete Zone von 2 mm Breite, welche die Zähigkeit der Schweiß­ verbindung verbessert.
Eine Untersuchung der Mikrostruktur des in Fig. 11 gezeigten Be­ reichs A läßt keine Kohlenstoffkontamination erkennen, was eine bessere Korrosionsbeständigkeit zur Folge hat.
Nach der vorausgegangenen Beschreibung zeichnet sich die Erfin­ dung also in folgendem aus:
  • 1. Da die aus kohlenstoffarmem Stahl oder kohlenstoffarmem Le­ gierungsstahl bestehenden selbstschneidenden und selbstbohrenden Abschnitte vor dem Anschweißen aufgekohlt werden, wird der aus austenitischem rostfreiem Stahl bestehende Verbindungsabschnitt nicht durch Kohlenstoff und Stickstoff kontaminiert, womit der Nachteil einer Verringerung der ursprünglichen Korrosionsbestän­ digkeit vermieden wird.
  • 2. Da ein aufgekohlter Flansch nach dem Zusammenschweißen ent­ fernt wird, entsteht an der Schweißebene eine einwandfreie auf­ kohlungsfreie Zone, deren Härte nur etwa 240° HV erreicht, was die Gefahr eines Aufspaltens und Rissigwerdens vermeidet und die Gewindeherstellung vereinfacht.
  • 3. Da der kohlenstoffarme Stahl bzw. kohlenstoffarme Legierungs­ stahl der Gewindeschneid- und Bohrabschnitte nur aufgekohlt wird, kommt es dort nicht zu einer Versprödung und Brüchigkeit, so daß die betreffende Schraube zuverlässiger ist und einfacher gehand­ habt werden kann.
  • 4. Der Flansch des Zwischenprodukts erlaubt es, beim Schweißen einen erhöhten axialen Druck und einen erhöhten axialen elektri­ schen Stromfluß anzuwenden wie auch eine automatische Zuführung.

Claims (4)

1. Verfahren zur Herstellung einer selbstschneidenden und ggf. selbstbohrenden Schraube aus austenitischem rostfreiem Stahl und kohlenstoffarmem Stahl oder kohlenstoffarmem Legierungsstahl, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrungsschritte:
  • a) Herstellen eines Stabes aus kohlenstoffarmem Stahl bzw. koh­ lenstoffarmem Legierungsstahl mit einem Flansch (9), einem daran anschließenden gewindelosen Bolzenabschnitt (71) und ggf. einem Bohrabschnitt (81) an dessen anderem Ende.
  • b) Aufkohlen und Wärmebehandeln dieses Stabes bis zu einer vor­ bestimmten Aufkohlungstiefe, um damit eine aufgekohlte Schicht des Stabes herzustellen,
  • c) Herstellen eines Teils aus austenitischem rostfreiem Stahl mit einem Kopf (51) und einem daran anschließenden gewinde­ losen Bolzenabschnitt (61),
  • d) Koaxiales Anschweißen des gewindelosen Bolzenabschnitts (61) aus austenitischem rostfreiem Stahl an den Flansch (9) unter Bildung eines Schweißbundes (62),
  • e) Entfernen des Flansches (9) samt dem Schweißbund (62) zum Erhalt eines nicht aufgekohlten Bereichs (10) des betreffen­ den Bolzenabschnitts (71) und
  • f) Gewindewalzen in die beiden Bolzenabschnitte (71, 61) aus dem ursprünglich kohlenstoffarmen Stahl bzw. Legierungsstahl und dem austenitischen Stahl.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (9) an dem Teil aus kohlenstoffarmem Stahl bzw. Legierungsstahl mit einem Durchmesser (D) etwa gleich oder größer als der Summe des Durchmessers (d) des anschließenden ge­ windelosen Bolzenabschnitts (71) und dem Zweifachen der Aufkoh­ lungstiefe und mit einer Breite (M) etwa gleich oder größer als der Summe der Breite der von der Schweißhitze beeinflußten Zone und dem Zweifachen der Aufkohlungstiefe hergestellt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der nicht aufgekohlte Bereich (10) des ursprünglich kohlenstof­ farmen Stahls bzw. Legierungsstahls mit einer Breite (L) gleich oder größer als der Breite der von der Schweißhitze beeinflußten Zone hergestellt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (9) mit einer beliebigen, ggf. unrunden Kontur hergestellt wird.
DE4310938A 1992-07-15 1993-04-02 Herstellung einer selbstschneidenden und gegebenenfalls selbstbohrenden Schraube mit austenitischem rostfreiem Stahl Withdrawn DE4310938A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/913,353 US5205466A (en) 1992-07-15 1992-07-15 Manufacturing method of austenitic stainless steel self-tapping and self-drilling screw

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE4310938A1 true DE4310938A1 (de) 1994-01-20

Family

ID=25433203

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE4310938A Withdrawn DE4310938A1 (de) 1992-07-15 1993-04-02 Herstellung einer selbstschneidenden und gegebenenfalls selbstbohrenden Schraube mit austenitischem rostfreiem Stahl

Country Status (4)

Country Link
US (1) US5205466A (de)
CN (1) CN1044635C (de)
DE (1) DE4310938A1 (de)
GB (1) GB2268893B (de)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996016274A1 (de) * 1994-11-23 1996-05-30 Ejot Verbindungstechnik Gmbh & Co. Kg Selbstfurchende schraube
DE19540848A1 (de) * 1995-10-30 1997-05-28 Hettich Ludwig & Co Schraube und Verfahren zu ihrer Herstellung
EP0824198A1 (de) * 1996-08-15 1998-02-18 Adolf Würth GmbH & Co. KG Schraube mit einer selbstbohrenden Spitze
DE19738180A1 (de) * 1997-09-02 1999-03-04 Heinrich Hofsaes Gmbh & Co Aut Stiftartiges Element und Verfahren zum Herstellen eines stiftartigen Elements
EP2168697A1 (de) * 2008-09-30 2010-03-31 Mage Ag Bohrschraubenherstellungsverfahren
DE102010040024A1 (de) * 2010-08-31 2012-03-01 Reisser Schraubentechnik Gmbh Schraube
CN103894788A (zh) * 2012-12-28 2014-07-02 苏州工业园区协诚精密五金有限公司 螺丝的制备方法
DE102014204598A1 (de) * 2014-03-12 2015-09-17 Ejot Gmbh & Co. Kg Zweistahlschraube mit Fließpressverbindung
EP3267052A1 (de) * 2016-07-08 2018-01-10 HILTI Aktiengesellschaft Schraube und herstellungsverfahren
DE102012215645C5 (de) 2012-06-15 2021-10-28 Reisser Schraubentechnik Gmbh Schraube und ihre Verwendung

Families Citing this family (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW237484B (de) * 1992-09-16 1995-01-01 Daido Oxygen
FR2733015B1 (fr) * 1995-04-11 1997-07-04 Valeo Systemes Dessuyage Procede de fabrication d'une vis de butee d'arbre, et vis de butee d'arbre, notamment pour moteur electrique
DE19729781C1 (de) * 1997-07-11 1998-09-10 Ruhr Oel Gmbh Verfahren zum Schweißen von Formkörpern aus aufgekohltem, hitzebeständigem Stahl
US5979052A (en) * 1997-09-05 1999-11-09 Caterpillar Inc. Engine injector structure and hard thread milling method and apparatus for forming same
JP2975599B1 (ja) * 1998-10-16 1999-11-10 株式会社田中 航空機用耐熱鋼製ねじ部品
JP4188010B2 (ja) * 2002-07-04 2008-11-26 有限会社新城製作所 耐熱ドリルねじ
US7338243B2 (en) * 2003-02-18 2008-03-04 Toge-Dübel A. Gerhard KG Thread-cutting screw
EP1710455A1 (de) * 2005-04-08 2006-10-11 Shinjo MFG. Co., Ltd. Mit Stahlblechen zu verwendende, selbstbohrende Schraube
US20070098024A1 (en) * 2005-10-28 2007-05-03 Laserscope High power, end pumped laser with off-peak pumping
ATE442217T1 (de) * 2007-07-24 2009-09-15 Top Well Tech Corp Verfahren zur herstellung einer bimetallschraube
US8112870B2 (en) * 2007-11-19 2012-02-14 Medical Facets Llc Bone screw and method for manufacturing the same
CN101513703B (zh) * 2008-02-18 2010-07-21 曾郁升 沃斯田铁300系列为材料之扣件超高强度冷锻工法
US8897326B2 (en) * 2008-09-08 2014-11-25 Ams Research Corporation Pump energy wavelength stabilization
CN101856707B (zh) * 2009-04-13 2011-09-21 久可工业股份有限公司 复合螺丝的制造方法
US8529178B2 (en) 2010-02-19 2013-09-10 Nucor Corporation Weldless building structures
US9004835B2 (en) 2010-02-19 2015-04-14 Nucor Corporation Weldless building structures
TW201139870A (en) * 2010-05-14 2011-11-16 Yuan Cheng Goldenwire Co Ltd Method of forming spiral fastener and automated production equipment thereof
BR112012031477A2 (pt) 2010-07-02 2016-11-01 Skf Ab método de fabricar um anel de rolamentos, um anel de rolamentos, e um rolamento
CN102319990B (zh) * 2011-09-30 2013-07-31 山推工程机械股份有限公司 履带用低碳高强度螺栓制造工艺
CN102825434B (zh) * 2012-09-24 2015-07-15 济钢集团有限公司 一种复合耐磨钢板生产方法
CN103223572B (zh) * 2013-04-11 2015-06-17 漳州鑫一达五金电子有限公司 一种锚钉加工方法
CN105983814B (zh) * 2015-03-05 2017-11-07 宁夏巨能机器人系统有限公司 一种机器手承重臂的制作工艺
CA3211072A1 (en) 2016-05-02 2017-11-02 Asia Fastening (Us), Inc. Double threaded standoff fastener
US11498159B2 (en) 2018-12-28 2022-11-15 Taiwan Shan Yin International Co., Ltd. Welding mechanism for manufacturing a bi-compositional screw
CN110340625B (zh) * 2019-07-31 2020-10-16 重庆源阔机械有限公司 一种副车架螺栓的生产工艺
US11879487B1 (en) 2019-12-11 2024-01-23 Ryan Mansour Self-tapping fastener
CN111015101A (zh) * 2019-12-12 2020-04-17 冷水江天宝实业有限公司 一种高疲劳寿命高强度螺栓的加工方法
CN112975305A (zh) * 2021-04-13 2021-06-18 张家港市品杰模塑科技有限公司 压铸模模架中a板、b板的加工工艺
CN114227179A (zh) * 2022-01-28 2022-03-25 苏州德朋精密五金有限公司 螺丝生产工艺
CN115323313A (zh) * 2022-08-16 2022-11-11 贵州惠沣众一机械制造有限公司 一种高品质低成本的凿岩钎具的生产方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US910434A (en) * 1907-06-11 1909-01-19 Electric Welding Products Company Method of electric welding.
US3853258A (en) * 1972-07-17 1974-12-10 Textron Inc Flash removal apparatus for a friction welding operation
US3924508A (en) * 1974-09-27 1975-12-09 Textron Inc Composite drill screw
DE2549147C2 (de) * 1975-11-03 1985-01-17 Itw-Ateco Gmbh, 2000 Norderstedt Bohrschraube
AU3773478A (en) * 1977-09-27 1980-01-10 Deutsher Pty Ltd Corrosion resistant self-drilling, thread-cutting screws
FR2436282A1 (fr) * 1978-09-18 1980-04-11 Glaenzer Spicer Sa Tulipe perfectionnee pour joint a tripode et procede pour sa fabrication
SU884913A1 (ru) * 1980-04-09 1981-11-30 Предприятие П/Я М-5841 Способ диффузионной сварки металлов
JPS5872711A (ja) * 1981-10-27 1983-04-30 有限会社新城製作所 オ−ステナイト系ステンレス鋼からなるドリルねじ
US4736481A (en) * 1987-05-22 1988-04-12 Construction Fasteners, Inc. Method of manufacturing screw fasteners
JPH02142911A (ja) * 1988-11-25 1990-06-01 Shinjiyou Seisakusho:Kk 折取り可能なドリルねじ

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996016274A1 (de) * 1994-11-23 1996-05-30 Ejot Verbindungstechnik Gmbh & Co. Kg Selbstfurchende schraube
DE4441716A1 (de) * 1994-11-23 1996-05-30 Ejot Verbindungstech Gmbh & Co Selbstfurchende Schraube
DE19540848A1 (de) * 1995-10-30 1997-05-28 Hettich Ludwig & Co Schraube und Verfahren zu ihrer Herstellung
EP0824198A1 (de) * 1996-08-15 1998-02-18 Adolf Würth GmbH & Co. KG Schraube mit einer selbstbohrenden Spitze
DE19738180A1 (de) * 1997-09-02 1999-03-04 Heinrich Hofsaes Gmbh & Co Aut Stiftartiges Element und Verfahren zum Herstellen eines stiftartigen Elements
EP2168697A1 (de) * 2008-09-30 2010-03-31 Mage Ag Bohrschraubenherstellungsverfahren
DE102010040024A1 (de) * 2010-08-31 2012-03-01 Reisser Schraubentechnik Gmbh Schraube
DE102012215645C5 (de) 2012-06-15 2021-10-28 Reisser Schraubentechnik Gmbh Schraube und ihre Verwendung
CN103894788A (zh) * 2012-12-28 2014-07-02 苏州工业园区协诚精密五金有限公司 螺丝的制备方法
DE102014204598A1 (de) * 2014-03-12 2015-09-17 Ejot Gmbh & Co. Kg Zweistahlschraube mit Fließpressverbindung
US10451101B2 (en) 2014-03-12 2019-10-22 Ejot Gmbh & Co. Kg Two-steel screw with an extrusion connection and method for producing said screw
EP3267052A1 (de) * 2016-07-08 2018-01-10 HILTI Aktiengesellschaft Schraube und herstellungsverfahren
WO2018007195A1 (de) * 2016-07-08 2018-01-11 Hilti Aktiengesellschaft Schraube und herstellungsverfahren

Also Published As

Publication number Publication date
GB9306518D0 (en) 1993-05-19
CN1082477A (zh) 1994-02-23
CN1044635C (zh) 1999-08-11
GB2268893A (en) 1994-01-26
US5205466A (en) 1993-04-27
GB2268893B (en) 1996-01-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE4310938A1 (de) Herstellung einer selbstschneidenden und gegebenenfalls selbstbohrenden Schraube mit austenitischem rostfreiem Stahl
EP1109637B1 (de) Selbstgewindeformende schraube aus leichtmetall und verfahren zu ihrer herstellung
DE2929179C2 (de)
DE2657294A1 (de) Reibungs-schweissverfahren
DE69711858T2 (de) Reibungsgeschweisstes gesteinbohrwerkzeug und verfahren zu seiner herstellung
EP0861379B1 (de) Schraube und verfahren zu ihrer herstellung
WO2020239164A1 (de) Profilierte mutter eines gewindetriebes, insbesondere kugelgewindemutter eines kugelgewindetriebes und verfahren zu deren herstellung
DE102009056038B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines Lagerrings für ein Wälzlager, insbesondere für ein Dünnringlager, und Wälzlager, insbesondere Dünnringlager, umfassend wenigstens einen Lagerring hergestellt nach dem Verfahren
DE2733925A1 (de) Verfahren zur herstellung eines gegenstandes mit einem im inneren eines zylindrischen elementes pressgeformten teil
DE3050319C2 (de)
DE102017101931B4 (de) Hochfeste Schraube mit einem enthärteten Gewindeende
WO2021018339A1 (de) Verfahren zum herstellen einer gewindemutter eines gewindetriebes, insbesondere kugelgewindemutter eines kugelgewindetriebes
DE102012102019B3 (de) Bolzenartiges Befestigungselement, insbesondere Bohrschraube, und damit hergestellte Verbindung
EP3862583A1 (de) Fügeelement, verbindungsstruktur mit dem fügeelement, herstellungsverfahren des fügeelements und entsprechendes verbindungsverfahren
EP3752746A1 (de) Gewindefurchende schraube und herstellung derselben
DE69202842T2 (de) Verbessertes Herzstück und Verfahren zur dessen Herstellung.
WO2019158661A1 (de) Verbindungselement
EP3652357B1 (de) Zugstab mit durch eine aufgerollte zinkschicht korrosionsbeständigen gewindeflanken und verfahren zur herstellung der gewindeflanken
DE1947275B2 (de) Induktions haertungs verfahren
EP4336057A1 (de) Verfahren zur herstellung einer bimetallschraube, grundkörper einer bimetallschraube, sowie bimetallschraube
DE3639532A1 (de) Verfahren zur herstellung von feuerverzinkten teilen mit gewinde
DE102021001875A1 (de) Bauteil sowie Verfahren zum umformtechnischen Erzeugen eines Bauteils
DE2847042C2 (de)
DE1111660B (de) Verfahren und Vorrichtung zum Aufbau eines dem Belastungs-spannungszustand entgegengerichteten inneren Eigenspannungszustandes in hochbeanspruchten Bauelementen aus Metallen durch plastische Verformung ihrer Oberflaeche
EP0976469A2 (de) Verfahren zum Linearrichten

Legal Events

Date Code Title Description
8110 Request for examination paragraph 44
8139 Disposal/non-payment of the annual fee