EP2823072A1 - Bolt-like fastening element, in particular drilling screw, and connection established thereby - Google Patents

Bolt-like fastening element, in particular drilling screw, and connection established thereby

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EP2823072A1
EP2823072A1 EP13709168.2A EP13709168A EP2823072A1 EP 2823072 A1 EP2823072 A1 EP 2823072A1 EP 13709168 A EP13709168 A EP 13709168A EP 2823072 A1 EP2823072 A1 EP 2823072A1
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EP
European Patent Office
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bolt
fastening element
initial
hardness
head portion
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP13709168.2A
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German (de)
French (fr)
Inventor
Marijo Zach
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Original Assignee
SFS Intec Holding AG
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Filing date
Publication date
Application filed by SFS Intec Holding AG filed Critical SFS Intec Holding AG
Publication of EP2823072A1 publication Critical patent/EP2823072A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B35/00—Screw-bolts; Stay-bolts; Screw-threaded studs; Screws; Set screws
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING 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
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/0093—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for screws; for bolts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B25/00—Screws that cut thread in the body into which they are screwed, e.g. wood screws
    • F16B25/001—Screws that cut thread in the body into which they are screwed, e.g. wood screws characterised by the material of the body into which the screw is screwed
    • F16B25/0026—Screws that cut thread in the body into which they are screwed, e.g. wood screws characterised by the material of the body into which the screw is screwed the material being a hard non-organic material, e.g. stone, concrete or drywall
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
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    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/34—Methods of heating
    • C21D1/42—Induction heating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
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    • C21D2221/00—Treating localised areas of an article
    • C21D2221/01—End parts (e.g. leading, trailing end)
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Definitions

  • the invention relates to a bolt-like fastening element, in particular drilling screw, which is formed by pressing and / or rolling, with a head portion which has a holding portion and having an initial hardness, and having an initial portion which connects with a transition region to the head portion and additionally inductively hardened is such that the initial portion has a hardness that is higher than the initial hardness, wherein the fastener is made of carbon steel.
  • Self-drilling screws made of carbon steel are now completely carbonitrided.
  • carbonitriding the surface layer of a workpiece, mostly of steel, is enriched with carbon and nitrogen by thermochemical treatment.
  • Carbonitriding is generally carried out in gas or in a salt bath.
  • a carbonitrided screw is completely hard, so it also has little ductility in the head section.
  • Carbonitriding is an expensive process.
  • Hardening is also independent of length, ie the screw is hardened over its entire length.
  • Such screws have a relatively low flexural strength and a low extensibility in the shaft region, comprising the head, the holding portion and the beginning portion. Examples of such screws are known in the art, as shown below.
  • the document DE 103 15 957 A1 shows a screw of the type mentioned with a partially hardened functional tip.
  • the screw is made of a low-alloyed carbon steel.
  • the functional tip has a greater hardness in the outer region of limited radial depth to the holding section.
  • the screw body has been formed by pressing and rolling, and then the functional tip has been subjected to a hardening process.
  • the screw body may be tempered or case hardened before partial curing of the functional tip. The tempering is carried out by heating and subsequent quenching and tempering, case hardening by carburizing or carbonizing during heating, followed by quenching and tempering. This hardening impairs the ductility in the head section of the screw.
  • the hardness does not extend over the entire circumference of the same, but only over portions of the circumference. Heating takes place by inductive heating. The drilling performance of such a screw is limited because the hardening is limited to portions of the circumference of the functional tip.
  • Screw a weld and a mixed texture.
  • a stainless steel drilling screw is known, which is formed in one piece.
  • the screw which is made entirely of stainless steel, is partially hardened at the drill bit and in the subsequent thread forming area.
  • the remaining part of the screw, which should remain uncured, is previously covered with hardening agents.
  • the drill bit and the thread forming zone are case hardened.
  • the edge zone is carbonitrided, but this affects the ductility.
  • the document DE 22 1 1 608 B2 shows a thread-forming screw, in which the hardening is localized in two respects, namely both in the axial direction of the thread-forming portion and over this in the radial direction to only a portion of the depth of this section.
  • Hardening is by induction hardening. The largest hardness of the thread is limited to the thread forming section and extends here at most slightly into the thread core.
  • the carbon steel with 0.2 to 0.6% carbon is a tempering steel and the steel part is a bolt or a screw.
  • the object of the invention is to provide a bolt-like fastener, in particular drilling screw, of the type mentioned in such a way that results in a better ductility of the fastener and a brittle failure of the set fastener is prevented.
  • the fastening element is produced from a blank of a carbon steel with an initial tensile strength of at least 800 N / mm 2 by cold forming.
  • is in the head portion has substantially the bosszugfest für and is ductile and is hardened in the initial portion to the central axis to a hardness which is at least twice as high as the initial hardness in the head portion, and that in the head portion (LK) of bolt-like fastener the notch impact work has at least three times the value compared to the initial section (LA).
  • the production is economical because the fastener is hardened only at the top, so only partially
  • the fastener according to the invention designed as a drilling screw is a pure carbon-steel screw with partial inductive hardening of drill bit and thread and with a soft shank the drill bit is hardened throughout
  • the hardened drill bit gives a higher drilling and forming performance
  • the soft shaft (head portion) provides increased bending and stretching properties
  • the hardening process can be directly connected to the rolling process and can be carried out in the same plant as the rolling process
  • the carbon steel is a tempering steel.
  • Heat-treated steel is an unalloyed or alloyed structural steel which, due to its chemical composition, is suitable for tempering.
  • the achievable hardness depends essentially on the C content.
  • a tempering steel is used, which is suitable for induction hardening, z.
  • the tempered steel C60E.
  • Heat-treated steels are preferably used in screw production. Further information on tempered steels can be found in "Heat Treating Steels, Use of Steels / Steels with Special Properties", Technical Series, Brütsch-Rüegger AG, Internet: www.brr.ch, which is an excerpt from Stahlreport 12/99).
  • this is a drill screw with a drill bit, a rivet, a bolt, a nail or a spike.
  • the central axis in the head portion relative to the central axis in the initial portion bendable by at least 90 degrees, wherein the bend takes place in a non-threaded portion of the head portion, when the bolt-like fastener is a self-drilling screw.
  • a nail bender according to EN 409: 1993 can be used to prove a brittle fracture-free bending ability.
  • the center axis in the holding area of the head section is opposite bendable over the central axis in the initial section by at least 45 degrees when flexing occurs in the threaded holding area.
  • the aforementioned nail bender is also used in this case.
  • the initial hardness in the head section 250 HV 0 , 3rd has in the bolt-like fastener according to the invention after the induction hardening thereof at least twice the value, ie a value of at least 500 HV 0 , 3rd
  • the invention provides a connection of parts of a shell to a building with a bolt-like fastener according to the invention and a connection of parts to the roof of a building with a bolt-like fastener according to the invention.
  • Fig. 1 is a diagram of the hardness curve, in which the Vickers hardness over the cure length is plotted
  • FIG. 2 shows a first embodiment of a bolt-like fastening element according to the invention, which is designed as a spike and in which the hardening profile of FIG. 1 results,
  • FIG. 4 shows a diagram for the hardness curve in a second embodiment of the bolt-like fastening element according to the invention, in which the Vickers hardness is plotted over the cure length
  • FIG. 5 shows the second embodiment of the bolt-like fastening element according to the invention, which is designed as a screw with Eindringspitze and in which the hardness profile of FIG. 4,
  • FIG. 7 the screw according to FIG. 5, but bent over in a holding region of the head section by 45 degrees, FIG.
  • FIG. 8 shows a diagram for the hardness curve in a third embodiment of the bolt-like fastening element according to the invention, in which the Vickers hardness is plotted over the hardening length
  • FIG. 9 shows the third embodiment of the bolt-like fastening element, which is designed as a drill screw with drill bit and in which the hardness profile of FIG. 8 results,
  • Fig. 1 the drill screw with drill bit of FIG. 9, but bent in a holding portion of the head portion by 45 degrees.
  • Figs. 1-3 relate to a first embodiment of a bolt-like fastener according to the invention, which is formed as a spike, which is generally designated 10.
  • the spike has 10 a length L and over this length a head portion LK and an initial portion LA, which connects with a transition region LÜ to the head portion LK.
  • the initial section LA of the spike 10 is provided with a bend through which the clear width of the spike 10, which would otherwise be equal to the shaft diameter of the spike 10, is correspondingly increased.
  • a spike fasteners can be made in concrete, without the need of a dowel to be used. In the concrete, a hole is made, which essentially corresponds to the shaft diameter of the spike. The spike is hammered into this hole. The shaft is slightly stretched in the initial section LA. Due to the resulting tension between the initial section LA and bore wall of the spike is anchored in the bore non-positively.
  • the spike 10 has an initial hardness that is increased by partial inductive hardening of the spike 10 in the initial section LA to a value that is at least twice as high as the initial hardness in the head section LK.
  • the spike 10 is made of a carbon steel, it has an initial tensile strength of at least 800 N / mm 2 . It is brought by cold forming in the form shown in Fig. 2.
  • the spike 10 has a head 12.
  • Fig. 1 shows, plotted over the length L of the spike 10, a graph of the hardness curve in which the Vickers hardness over the cure length s is plotted.
  • the graph shows that the initial hardness in the head portion is LK 250 HV and, after induction hardening, in the initial portion 500 HV.
  • the hardness initially drops to a lower value of about 150 HV, remains at this value over a short distance of the hardening length and then increases linearly to twice the initial hardness, ie to 500 HV. It has proved to be advantageous if the increase in hardness compared to the initial hardness is at least 2: 1.
  • the decrease of the hardness in the transition area LÜ should amount to a maximum of 50%.
  • the carbon steel used for the spike 10 is preferably a tempering steel, preferably the low alloy C-steel C60E.
  • the production of the spike 10 takes place from a blank of a carbon steel wire with the already mentioned initial tensile strength of at least 800 N / mm 2 by cold forming.
  • the shank portion of the fastener 10 corresponding to the head portion LK retains the initial tensile strength and remains ductile because the induction hardening of the spike 10 is limited to the initial portion LA and the transition area LÜ.
  • the spike 10 is through-hardened to a central axis 12 to a hardness which, as stated, is at least twice as high as the initial hardness in the head section LK.
  • the ductility of the spike 10 is expressed by the fact that the notched impact work in the head section LK has at least three times the value of the initial section LA.
  • the ductility exhibited by the spike 10 even after induction hardening is that the central axis 13 in the head section LK is bendable by at least 90 degrees with respect to the central axis 13 in the initial section LA, the bending taking place in a thread-free region of the head section.
  • the bolt-like fastener is a cutting or drilling screw 20 and 30, which will be discussed in more detail below with reference to FIGS. 5-12.
  • the bolt-like fastener is a total of 20 designated tapping screw having a head 22, a Eindringpitze 24 and a thread 26.
  • the thread 26 extends as shown in Fig. 5 via an initial portion LA, a transition region LÜ and a holding portion LH.
  • the holding area LH is a part of a head portion LK.
  • the shank of the tapping screw 20 has a length L. including the penetration syringe 24.
  • the thread 26 is a cutting thread such as e.g. with a chipboard or sheet metal screw.
  • the tapping screw 20 provided with the indenting tip 24 cuts its own thread.
  • FIG. 4 shows a diagram for the hardness curve over the hardness length s, which corresponds to the length L of the tapping screw 20.
  • the Vickers hardness HV is plotted over the hardness length s, the initial hardness and the hardness after the induction hardening are respectively given in percent, namely with 100% or 200%.
  • the hardness curve corresponds to that of FIG. 1 and therefore need not be described in detail.
  • the final hardness in the initial section LA is twice the initial hardness in the head section LK.
  • the Eindringpitze 24, the inlet and a maximum of eight threads or a maximum of 10 mm of the thread 26 are cured.
  • Fig. 6 shows the tapping screw 20 of FIG. 5, but bent in the unthreaded portion of the head portion LK by 90 degrees.
  • the central axis 23 in the holding portion LH of the head portion LG relative to the central axis 23 in the initial section LA bendable by 45 degrees, without causing any brittle failure or other damage to the fastener. This is shown in FIG. 7.
  • test results obtained with the above-mentioned nail bender according to EN 409: 1993 are of the same quality as in the spike 10 according to FIGS. 1-3.
  • Figs. 8-1 show a third embodiment of the fastener of the invention formed as a self-drilling screw and indicated generally at 30.
  • the drill screw 30 has a head 32, a drill bit 34 and a thread 36.
  • FIG. 8 again shows a diagram for the hardness profile, in this case for the drilling screw 30, the Vickers hardness HV being plotted over the hardness length s in the diagram.
  • FIG. 9 shows the drilling screw 30, over the length L of which the hardness profile according to FIG. 8 results.
  • the drilling screw 30 is bent in Fig. 9 in the head portion LK by 90 degrees.
  • the drilling screw 30 according to FIG. 9 is bent by 45 degrees in a holding region LH of the head section LK.

Abstract

What is described is a bolt-like fastening element (30), which is preferably in the form of a drilling screw shaped by pressing and/or rolling, having a head portion (LK), which has a holding region (LH) and has a starting hardness, and also having an initial portion (LA), which adjoins the head portion (LK) by way of a transition region (LÜ) and is additionally inductively hardened. The fastening element (30) is produced by cold forming from a blank made of a carbon steel having a starting tensile strength of at least 800 N/mm2. The induction hardening of the fastening element extends only to the initial portion thereof, i.e. in the case of a drilling screw to the drill bit (24) and the first turns of the thread (36). After the induction hardening, the drilling screw substantially has the starting tensile strength and is ductile in the head portion (LK). In the initial portion (LA) as far as into the central axis (33), the drilling screw is fully hardened to a hardness which is at least twice the magnitude of the starting hardness in the head portion (LK). The notched-impact energy in the head portion (LK) of the bolt-like fastening element is at least three times that in the initial portion (LA).

Description

Gegenstand: Bolzenartiges Befestigungselement, insbesondere  Subject: Bolt-type fastener, in particular
Bohrschraube, und damit hergestellte Verbindung  Self-drilling screw, and connection made therewith
Beschreibung description
Die Erfindung betrifft ein bolzenartiges Befestigungselement, insbesondere Bohrschraube, welches durch Pressen und/oder Walzen geformt ist, mit einem Kopfabschnitt, der einen Haltebereich hat und eine Ausgangshärte aufweist, und mit einem Anfangsabschnitt, welcher mit einem Übergangsbereich an den Kopfabschnitt anschließt und zusätzlich induktiv gehärtet ist, so dass der Anfangsabschnitt eine Härte hat, die höher ist als die Ausgangshärte, wobei das Befestigungselement aus Kohlenstoffstahl hergestellt ist. The invention relates to a bolt-like fastening element, in particular drilling screw, which is formed by pressing and / or rolling, with a head portion which has a holding portion and having an initial hardness, and having an initial portion which connects with a transition region to the head portion and additionally inductively hardened is such that the initial portion has a hardness that is higher than the initial hardness, wherein the fastener is made of carbon steel.
Bohrschrauben aus einem Kohlenstoff-Stahl werden heutzutage vollständig karbonitriert. Bei dem Karbonitrieren erfolgt ein Anreichern der Randschicht eines Werkstückes, meistens aus Stahl, mit Kohlenstoff und Stickstoff durch thermochemische Behandlung. Das Karbonitrieren wird im Allgemeinen im Gas oder im Salzbad vorgenommen. Eine karbonitrierte Schraube ist komplett hart, hat also auch im Kopfabschnitt wenig Duktilität. Das Karbonitrieren ist ein teures Verfahren. Das Härten erfolgt überdies längenunabhängig, d.h. die Schraube wird auf ihrer gesamten Länge gehärtet. Solche Schrauben haben eine relativ niedrige Biegefestigkeit und eine geringe Dehnbarkeit in dem Schaftbereich, der den Kopf-, den Halteabschnitt und den Anfangsabschnitt umfasst. Beispiele solcher Schrauben sind Stand der Technik, wie im Folgenden gezeigt wird. Self-drilling screws made of carbon steel are now completely carbonitrided. In carbonitriding, the surface layer of a workpiece, mostly of steel, is enriched with carbon and nitrogen by thermochemical treatment. Carbonitriding is generally carried out in gas or in a salt bath. A carbonitrided screw is completely hard, so it also has little ductility in the head section. Carbonitriding is an expensive process. Hardening is also independent of length, ie the screw is hardened over its entire length. Such screws have a relatively low flexural strength and a low extensibility in the shaft region, comprising the head, the holding portion and the beginning portion. Examples of such screws are known in the art, as shown below.
Das Dokument DE 103 15 957 A1 zeigt eine Schraube der eingangs genannten Art mit einer partiell gehärteten Funktionsspitze. Die Schraube besteht aus einem niedriglegierten Kohlenstoffstahl. Die Funktionsspitze hat im Außenbereich von begrenzter radialer Tiefe eine den Halteabschnitt gegenüber größere Härte. Der Schraubenkörper ist durch Pressen und Walzen geformt worden und anschließend ist die Funktionsspitze einem Härtungsvorgang unterworfen worden. Der Schraubenkörper kann vor dem partiellen Härten der Funktionsspitze insgesamt vergütet oder einsatzgehärtet werden. Die Vergütung erfolgt durch Erwärmen und anschließendes Abschrecken und Anlassen, die Einsatzhärtung durch Aufkohlen oder Karbon itrieren während der Erwärmung, worauf wiederum Abschrecken und Anlassen folgen. Durch diese Härtung wird die Duktilität im Kopfabschnitt der Schraube beeinträchtigt. An der Funktionsspitze erstreckt sich die Härte nicht über den gesamten Umfang derselben, sondern nur über Teilbereiche des Umfangs. Das Erwärmen erfolgt durch induktive Erwärmung. Die Bohrleistung einer solchen Schraube ist begrenzt, weil sich das Härten auf Teilbereiche des Umfangs der Funktionsspitze beschränkt. The document DE 103 15 957 A1 shows a screw of the type mentioned with a partially hardened functional tip. The screw is made of a low-alloyed carbon steel. The functional tip has a greater hardness in the outer region of limited radial depth to the holding section. The screw body has been formed by pressing and rolling, and then the functional tip has been subjected to a hardening process. The screw body may be tempered or case hardened before partial curing of the functional tip. The tempering is carried out by heating and subsequent quenching and tempering, case hardening by carburizing or carbonizing during heating, followed by quenching and tempering. This hardening impairs the ductility in the head section of the screw. At the functional tip, the hardness does not extend over the entire circumference of the same, but only over portions of the circumference. Heating takes place by inductive heating. The drilling performance of such a screw is limited because the hardening is limited to portions of the circumference of the functional tip.
Bei Schrauben aus rostfreiem Stahl ist es üblich, an einen Schaft aus rostfreiem Stahl eine Spitze aus einem Kohlenstoff-Stahl anzuschweißen und die Spitze anschließend induktiv zu härten. Eine solche Schraube ist beispielshalber aus dem Dokument DE 44 17 921 A1 bekannt. Die Schraube wird aus zwei Rohlingen hergestellt. Ein Teil der Schraube, nämlich der Kopf und das mit diesem verbundene Schaftsegment bestehen in diesem Fall aus einem zähen, korrosionsbeständigen Stahl. Das weitere Schaftsegment ist aus einem gehärteten Stahl gefertigt, so dass bei Ausbildung dieses Segments als Bohrspitze Leichtmetall-, Kunststoff-, und auch Edelstahlblechwände durchbohrt werden können. Die Herstellung einer solchen Schraube aus zwei Teilen ist aufwändig. An der Stelle, an der die beiden Rohlinge miteinander verschweißt sind, hat die In stainless steel screws, it is common to weld a carbon steel tip to a stainless steel shaft and then inductively harden the tip. Such a screw is known for example from the document DE 44 17 921 A1. The screw is made from two blanks. A part of the screw, namely the head and the shaft segment connected to it in this case consist of a tough, corrosion-resistant steel. The other shaft segment is made of a hardened steel, so that when this segment is formed as a drill bit light metal, plastic, and also stainless steel sheet walls can be pierced. The preparation of such a screw of two parts is expensive. At the point where the two blanks are welded together, has the
Schraube eine Schweißnaht und ein Mischgefüge. Aus dem Dokument DE 20 2009 01 1 665 U1 ist eine Edelstahl-Bohrschraube bekannt, die einteilig ausgebildet ist. Die Schraube, die gänzlich aus nicht rostendem Stahl besteht, ist an der Bohrspitze und in dem anschließenden gewindeformenden Bereich partiell gehärtet. Der übrige Teil der Schraube, der ungehärtet bleiben soll, wird zuvor mit Härteschutzmitteln abgedeckt. Die Bohrspitze und die Gewindeformzone werden einsatzgehärtet. Alternativ wird die Randzone karbonitriert, was aber die Duktilität beeinträchtigt. Screw a weld and a mixed texture. From the document DE 20 2009 01 1 665 U1 a stainless steel drilling screw is known, which is formed in one piece. The screw, which is made entirely of stainless steel, is partially hardened at the drill bit and in the subsequent thread forming area. The remaining part of the screw, which should remain uncured, is previously covered with hardening agents. The drill bit and the thread forming zone are case hardened. Alternatively, the edge zone is carbonitrided, but this affects the ductility.
Das Dokument DE 22 1 1 608 B2 zeigt eine gewindeformende Schraube, bei der die Härtung in doppelter Hinsicht örtlich beschränkt ist, nämlich sowohl in axialer Richtung auf den gewindeformenden Abschnitt und über dies in radialer Richtung auf nur einen Teil der Tiefe dieses Abschnitts. Das Härten erfolgt durch Induktionshärtung. Die größte Härte des Gewindes ist auf den gewindeformenden Abschnitt beschränkt und erstreckt sich hier höchstens geringfügig bis in den Gewindekern. The document DE 22 1 1 608 B2 shows a thread-forming screw, in which the hardening is localized in two respects, namely both in the axial direction of the thread-forming portion and over this in the radial direction to only a portion of the depth of this section. Hardening is by induction hardening. The largest hardness of the thread is limited to the thread forming section and extends here at most slightly into the thread core.
Aus dem Dokument DE 15 08 416 C3 ist ein Stahlteil wie Bolzen aus einem Kohlenstoffstahl mit einer Zugfestigkeit von 70 bis 120 kp/mm2 (=687 bis 1 177 N/mm2) bekannt, das gleichförmig durchgehärtet ist. Dabei ist der Kohlenstoffstahl mit 0,2 bis 0,6 % Kohlenstoff ein Vergütungsstahl und das Stahlteil ist ein Bolzen oder eine Schraube. From the document DE 15 08 416 C3 a steel part such as bolts made of a carbon steel with a tensile strength of 70 to 120 kp / mm 2 (= 687 to 1 177 N / mm 2 ) is known, which is uniformly through hardened. The carbon steel with 0.2 to 0.6% carbon is a tempering steel and the steel part is a bolt or a screw.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein bolzenartiges Befestigungselement, insbesondere Bohrschraube, der eingangs genannten Art so auszubilden, dass sich eine bessere Duktilität des Befestigungselementes ergibt und ein sprödes Versagen des gesetzten Befestigungselements verhindert wird. The object of the invention is to provide a bolt-like fastener, in particular drilling screw, of the type mentioned in such a way that results in a better ductility of the fastener and a brittle failure of the set fastener is prevented.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß ausgehend von einem bolzenartigen Befestigungselement der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass das Befestigungselement aus einem Rohling aus einem Kohlenstoff-Stahl mit einer Ausgangszugfestigkeit von mindestens 800 N/mm2 durch Kaltumformung herge- stellt ist, in dem Kopfabschnitt im Wesentlichen die Ausgangszugfestigkeit hat und duktil ist und in dem Anfangsabschnitt bis in die Mittelachse auf eine Härte durchgehärtet ist, die mindestens doppelt so hoch ist wie die Ausgangshärte in dem Kopfabschnitt, und dass in dem Kopfabschnitt (LK) des bolzenartigen Befestigungselements die Kerbschlagarbeit mindestens den dreifachen Wert gegenüber dem Anfangsabschnitt (LA) aufweist. This object is achieved on the basis of a bolt-like fastening element of the type mentioned above in that the fastening element is produced from a blank of a carbon steel with an initial tensile strength of at least 800 N / mm 2 by cold forming. is in the head portion has substantially the Ausgangszugfestigkeit and is ductile and is hardened in the initial portion to the central axis to a hardness which is at least twice as high as the initial hardness in the head portion, and that in the head portion (LK) of bolt-like fastener the notch impact work has at least three times the value compared to the initial section (LA).
Das erfindungsgemäße Befestigungselement bietet gegenüber dem geschilderten Stand der Technik folgende Vorteile: The fastening element according to the invention offers the following advantages over the described prior art:
Es eignet sich für spezielle Anforderungen und neue Anwendungen das Härten erfolgt längenunabhängig und induktiv nur in dem Anfangsabschnitt It is suitable for special requirements and new applications hardening is independent of length and inductive only in the initial section
die Herstellung ist wirtschaftlich, weil das Befestigungselement nur an der Spitze, also nur partiell gehärtet wird  The production is economical because the fastener is hardened only at the top, so only partially
das als Bohrschraube ausgebildete erfindungsgemäße Befestigungselement ist eine reine Kohlenstoff-Stahl-Schraube mit partieller induktiver Härtung von Bohrspitze und Gewinde und mit einem weichen Schaft die Bohrspitze ist durchgängig gehärtet  The fastener according to the invention designed as a drilling screw is a pure carbon-steel screw with partial inductive hardening of drill bit and thread and with a soft shank the drill bit is hardened throughout
Härtelänge bestimmbar  Hardening length determinable
größere Dehnung im Schaft  greater elongation in the shaft
bessere Bohrleistungen, da an der Spitze durchgehärtet  better drilling performance, since hardened at the top
gegenüber einer Ausführung aus nichtrostendem Stahl:  compared to a stainless steel version:
kein Mischgefüge und keine Schweißnaht  no mixed structure and no weld
die gehärtete Bohrspitze ergibt eine höhere Bohr- und Einformleistung der weiche Schaft (Kopfabschnitt) erbringt erhöhte Biege- und Dehneigenschaften  the hardened drill bit gives a higher drilling and forming performance the soft shaft (head portion) provides increased bending and stretching properties
der Härteprozess kann sich direkt an den Walzprozess anschließen und ist in derselben Anlage wie der Walzprozess durchführbar  The hardening process can be directly connected to the rolling process and can be carried out in the same plant as the rolling process
Vorteilhafte Ausgestaltungen des bolzenartigen Befestigungselements nach der Erfindung bilden die Gegenstände der abhängigen Ansprüche. In einer Ausgestaltung des bolzenartigen Befestigungselements nach der Erfindung ist der Kohlenstoff-Stahl ein Vergütungsstahl. Vergütungsstahl ist ein unlegierter oder legierter Baustahl, der aufgrund seiner chemischen Zusammensetzung zum Vergüten geeignet ist. Die erreichbare Härte hängt im Wesentlichen vom C-Gehalt ab. Durch das Härten - Abschrecken aus der Vergütungstemperatur, die je nach Sorte bei über 800 bis etwa 900 Grad Celsius liegen kann - nimmt der Stahl hohe Festigkeit und Härte an. In der vorliegenden Ausgestaltung der Erfindung wird ein Vergütungsstahl eingesetzt, der für die Induktionshärtung geeignet ist, z. B. der Vergütungsstahl C60E. Es handelt sich um einen unlegierten Stahl, mit dem sich Zugfestigkeiten von 750 bis 900 N/mm2 erzielen lassen. Vergütungsstähle werden bevorzugt bei der Schraubenfabrikation eingesetzt. Weitere Angaben zu Vergütungsstählen finden sich in„Vergütungsstähle, Verwendung der Stähle / Stähle mit besonderen Eigenschaften", Technische Schriftenreihe, Brütsch-Rüegger AG, Internet: www.brr.ch, wobei es sich um einen Auszug aus Stahlreport 12/99 handelt). Advantageous embodiments of the bolt-like fastener according to the invention form the subject of the dependent claims. In one embodiment of the bolt-like fastener according to the invention, the carbon steel is a tempering steel. Heat-treated steel is an unalloyed or alloyed structural steel which, due to its chemical composition, is suitable for tempering. The achievable hardness depends essentially on the C content. By hardening - Quenching from the tempering temperature, which can be more than 800 to about 900 degrees Celsius depending on the grade - the steel assumes high strength and hardness. In the present embodiment of the invention, a tempering steel is used, which is suitable for induction hardening, z. For example, the tempered steel C60E. It is an unalloyed steel with which tensile strengths of 750 to 900 N / mm 2 can be achieved. Heat-treated steels are preferably used in screw production. Further information on tempered steels can be found in "Heat Treating Steels, Use of Steels / Steels with Special Properties", Technical Series, Brütsch-Rüegger AG, Internet: www.brr.ch, which is an excerpt from Stahlreport 12/99).
In einer weiteren Ausgestaltung des bolzenartigen Befestigungselements nach der Erfindung ist dieses eine Bohrschraube mit einer Bohrspitze, ein Niet, ein Bolzen, ein Nagel oder ein Spike. Die Vorteile der Erfindung ergeben sich ungeachtet dessen, welcher Art das bolzenartige Befestigungselement ist. In a further embodiment of the bolt-like fastening element according to the invention, this is a drill screw with a drill bit, a rivet, a bolt, a nail or a spike. The advantages of the invention will be appreciated regardless of which type the bolt-like fastener is.
In einer weiteren Ausgestaltung des bolzenartigen Befestigungselements nach der Erfindung ist die Mittelachse im Kopfabschnitt gegenüber der Mittelachse im Anfangsabschnitt um mindestens 90 Grad biegbar, wobei die Biegung in einem gewindefreien Teil des Kopfabschnittes erfolgt, wenn das bolzenartige Befestigungselement eine Bohrschraube ist. Dabei kann für den Nachweis einer sprödbruchfreien Biegefähigkeit ein Nagelbiegegerät nach EN 409:1993 eingesetzt werden. In a further embodiment of the bolt-like fastening element according to the invention, the central axis in the head portion relative to the central axis in the initial portion bendable by at least 90 degrees, wherein the bend takes place in a non-threaded portion of the head portion, when the bolt-like fastener is a self-drilling screw. In this case, a nail bender according to EN 409: 1993 can be used to prove a brittle fracture-free bending ability.
In einer weiteren Ausgestaltung des bolzenartigen Befestigungselements nach der Erfindung ist die Mittelachse im Haltebereich des Kopfabschnittes gegen- über der Mittelachse im Anfangsabschnitt um mindestens 45 Grad biegbar, wenn die Biegung im mit einem Gewinde versehenen Haltebereich erfolgt. Für den Nachweis einer sprodbruchfreien Biegefähigkeit ist auch in diesem Fall das vorgenannte Nagelbiegegerät einsetzbar. In a further embodiment of the bolt-like fastening element according to the invention, the center axis in the holding area of the head section is opposite bendable over the central axis in the initial section by at least 45 degrees when flexing occurs in the threaded holding area. For the detection of a sprodbruchfreien bending ability, the aforementioned nail bender is also used in this case.
In einer weiteren Ausgestaltung des bolzenartigen Befestigungselements nach der Erfindung beträgt die Ausgangshärte in dem Kopfabschnitt 250 HV0,3. Die Härte hat bei dem bolzenartigen Befestigungselement nach der Erfindung nach der Induktionshärtung desselben mindestens den doppelten Wert, also einen Wert von mindestens 500 HV0,3. In a further embodiment of the bolt-like fastening element according to the invention, the initial hardness in the head section 250 HV 0 , 3rd The hardness has in the bolt-like fastener according to the invention after the induction hardening thereof at least twice the value, ie a value of at least 500 HV 0 , 3rd
Schließlich schafft die Erfindung eine Verbindung von Teilen einer Hülle an einem Gebäude mit einem bolzenartigen Befestigungselement nach der Erfindung sowie eine Verbindung von Teilen am Dach eines Gebäudes mit einem bolzenartigen Befestigungselement nach der Erfindung. Finally, the invention provides a connection of parts of a shell to a building with a bolt-like fastener according to the invention and a connection of parts to the roof of a building with a bolt-like fastener according to the invention.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt Embodiments of the invention will be described in more detail below with reference to the drawings. It shows
Fig. 1 ein Diagramm des Härteverlaufes, in welchem die Vickershärte über der Härtungslänge aufgetragen ist Fig. 1 is a diagram of the hardness curve, in which the Vickers hardness over the cure length is plotted
Fig. 2 eine erste Ausführungsform eines bolzenartiges Befestigungselements nach der Erfindung, das als ein Spike ausgebildet ist und bei dem sich der Härtverlauf nach Fig. 1 ergibt, 2 shows a first embodiment of a bolt-like fastening element according to the invention, which is designed as a spike and in which the hardening profile of FIG. 1 results,
Fig. 3 den Spike nach Fig. 2, aber im Kopfabschnitt um 90 Grad umgebogen, 3, the spike of FIG. 2, but bent in the head section by 90 degrees,
Fig. 4 ein Diagramm für den Härteverlauf bei einer zweiten Ausführungsform des bolzenartigen Befestigungselements nach der Erfindung, in welchem die Vickershärte über der Härtungslänge aufgetragen ist, 4 shows a diagram for the hardness curve in a second embodiment of the bolt-like fastening element according to the invention, in which the Vickers hardness is plotted over the cure length,
Fig. 5 die zweite Ausführungsform des bolzenartigen Befestigungselements nach der Erfindung , das als eine Schraube mit Eindringspitze ausgebildet ist und bei dem sich der Härteverlauf nach Fig. 4 ergibt, 5 shows the second embodiment of the bolt-like fastening element according to the invention, which is designed as a screw with Eindringspitze and in which the hardness profile of FIG. 4,
Fig. 6 die Schraube nach Fig. 5, aber im Kopfabschnitt um 90 Grad umgebogen, 6, the screw of FIG. 5, but bent in the head section by 90 degrees,
Fig. 7 die Schraube nach Fig. 5, aber in einem Haltebereich des Kopfabschnittes um 45 Grad umgebogen, 7, the screw according to FIG. 5, but bent over in a holding region of the head section by 45 degrees, FIG.
Fig. 8 ein Diagramm für den Härteverlauf bei einer dritten Ausführungsform des bolzenartigen Befestigungselements nach der Erfindung, in welchem die Vickershärte über der Härtungslänge aufgetragen ist, 8 shows a diagram for the hardness curve in a third embodiment of the bolt-like fastening element according to the invention, in which the Vickers hardness is plotted over the hardening length,
Fig. 9 die dritte Ausführungsform des bolzenartigen Befestigungselements, das als eine Bohrschraube mit Bohrspitze ausgebildet ist und bei dem sich der Härteverlauf nach Fig. 8 ergibt, 9 shows the third embodiment of the bolt-like fastening element, which is designed as a drill screw with drill bit and in which the hardness profile of FIG. 8 results,
Fig. 10 die Bohrschraube mit Bohrspitze nach Fig. 9, aber im Kopfabschnitt um 90 Grad umgebogen, und Fig. 10, the drill screw with drill bit of FIG. 9, but bent in the head portion by 90 degrees, and
Fig. 1 1 die Bohrschraube mit Bohrspitze nach Fig. 9, aber in einem Haltebereich des Kopfabschnittes um 45 Grad umgebogen. Fig. 1 1, the drill screw with drill bit of FIG. 9, but bent in a holding portion of the head portion by 45 degrees.
Die Fig. 1 - 3 betreffen eine erste Ausführungsform eines bolzenartigen Befestigungselements nach der Erfindung, das als ein Spike ausgebildet ist, der insgesamt mit 10 bezeichnet ist. Gemäß der Darstellung in Fig. 2 hat der Spike 10 eine Länge L und über dieser Länge einen Kopfabschnitt LK und einen Anfangsabschnitt LA, welcher mit einem Übergangsbereich LÜ an den Kopfabschnitt LK anschließt. In dem Anfangsabschnitt LA ist der Spike 10 mit einer Biegung versehen, durch welche die lichte Breite des Spikes 10, die sonst gleich dem Schaftdurchmesser des Spikes 10 wäre, entsprechend vergrößert ist. Mit einem Spike lassen sich Befestigungen in Beton herstellen, ohne dass ein Dübel verwendet zu werden braucht. In dem Beton wird eine Bohrung hergestellt, die im Wesentlichen dem Schaftdurchmesser des Spikes entspricht. Der Spike wird in diese Bohrung eingeschlagen. Dabei wird der Schaft in dem Anfangsabschnitt LA etwas gestreckt. Durch die sich dadurch ergebende Spannung zwischen dem Anfangsabschnitt LA und Bohrungwand wird der Spike in der Bohrung kraftschlüssig verankert. Figs. 1-3 relate to a first embodiment of a bolt-like fastener according to the invention, which is formed as a spike, which is generally designated 10. As shown in Fig. 2, the spike has 10 a length L and over this length a head portion LK and an initial portion LA, which connects with a transition region LÜ to the head portion LK. In the initial section LA of the spike 10 is provided with a bend through which the clear width of the spike 10, which would otherwise be equal to the shaft diameter of the spike 10, is correspondingly increased. With a spike fasteners can be made in concrete, without the need of a dowel to be used. In the concrete, a hole is made, which essentially corresponds to the shaft diameter of the spike. The spike is hammered into this hole. The shaft is slightly stretched in the initial section LA. Due to the resulting tension between the initial section LA and bore wall of the spike is anchored in the bore non-positively.
Der Spike 10 hat eine Ausgangshärte, die durch partielle induktive Härtung des Spikes 10 in dem Anfangsabschnitt LA auf einen Wert erhöht wird, der mindestens doppelt so hoch ist wie die Ausgangshärte in dem Kopfabschnitt LK. Wenn der Spike 10 aus einem Kohlenstoff-Stahl besteht, hat er eine Ausgangszugfestigkeit von mindestens 800 N/mm2. Er wird durch Kaltumformung in die in Fig. 2 gezeigte Form gebracht. An dem zu dem Anfangsabschnitt LA entgegengesetzten Ende hat der Spike 10 einen Kopf 12. The spike 10 has an initial hardness that is increased by partial inductive hardening of the spike 10 in the initial section LA to a value that is at least twice as high as the initial hardness in the head section LK. When the spike 10 is made of a carbon steel, it has an initial tensile strength of at least 800 N / mm 2 . It is brought by cold forming in the form shown in Fig. 2. At the end opposite the initial section LA, the spike 10 has a head 12.
Fig. 1 zeigt, aufgetragen über der Länge L des Spikes 10, ein Diagramm des Härteverlaufes, in welchem die Vickershärte über der Härtungslänge s aufgetragen ist. Das Diagramm zeigt, dass die Ausgangshärte in dem Kopfabschnitt LK 250 HV und, nach dem Induktionshärten, in dem Anfangsabschnitt 500 HV beträgt. In dem Übergangsbereich LÜ sinkt die Härte zunächst auf einen niedrigeren Wert von ca. 150 HV, bleibt auf einem kurzen Stück der Härtelänge auf diesem Wert und steigt dann linear auf das Doppelte der Ausgangshärte, also auf 500 HV an. Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Zunahme der Härte gegenüber der Ausgangshärte mindestens 2:1 beträgt. Das Absinken der Härte in dem Übergangsbereich LÜ sollte maximal 50 % betragen. Der für den Spike 10 eingesetzte Kohlenstoff-Stahl ist vorzugsweise ein Vergütungsstahl, bevorzugt der niedrig legierte C-Stahl C60E. Fig. 1 shows, plotted over the length L of the spike 10, a graph of the hardness curve in which the Vickers hardness over the cure length s is plotted. The graph shows that the initial hardness in the head portion is LK 250 HV and, after induction hardening, in the initial portion 500 HV. In the transition region LÜ, the hardness initially drops to a lower value of about 150 HV, remains at this value over a short distance of the hardening length and then increases linearly to twice the initial hardness, ie to 500 HV. It has proved to be advantageous if the increase in hardness compared to the initial hardness is at least 2: 1. The decrease of the hardness in the transition area LÜ should amount to a maximum of 50%. The carbon steel used for the spike 10 is preferably a tempering steel, preferably the low alloy C-steel C60E.
Die Herstellung des Spikes 10 erfolgt aus einem Rohling aus einem Kohlen- stoff-Stahldraht mit der bereits erwähnten Ausgangszugfestigkeit von mindestens 800 N/mm2 durch Kaltumformung. Der Schaftbereich des Befestigungselements 10, der dem Kopfabschnitt LK entspricht, behält die Ausgangszugfestigkeit und bleibt duktil, weil sich die Induktionshärtung des Spikes 10 auf den Anfangsabschnitt LA und den Übergangsbereich LÜ beschränkt. In dem Anfangsabschnitt LA wird der Spike 10 bis in eine Mittelachse 12 auf eine Härte durchgehärtet, die, wie gesagt, mindestens doppelt so hoch ist wie die Ausgangshärte in dem Kopfabschnitt LK. The production of the spike 10 takes place from a blank of a carbon steel wire with the already mentioned initial tensile strength of at least 800 N / mm 2 by cold forming. The shank portion of the fastener 10 corresponding to the head portion LK retains the initial tensile strength and remains ductile because the induction hardening of the spike 10 is limited to the initial portion LA and the transition area LÜ. In the initial section LA, the spike 10 is through-hardened to a central axis 12 to a hardness which, as stated, is at least twice as high as the initial hardness in the head section LK.
Die Duktilität des Spikes 10 drückt sich dadurch aus, dass die Kerbschlagarbeit in dem Kopfabschnitt LK mindestens den dreifachen Wert gegenüber dem Anfangsabschnitt LA aufweist. The ductility of the spike 10 is expressed by the fact that the notched impact work in the head section LK has at least three times the value of the initial section LA.
Weiter zeigt sich die Duktilität, die der Spike 10 auch nach der Induktionshärtung aufweist, darin, dass die Mittelachse 13 im Kopfabschnitt LK gegenüber der Mittelachse 13 im Anfangsabschnitt LA um mindestens 90 Grad biegbar ist, wobei die Biegung in einem gewindefreien Bereich des Kopfabschnittes erfolgt, wenn, wie bei der dritten Ausführungsform der Erfindung, das bolzenartige Befestigungselement eine Schneid- oder Bohrschraube 20 bzw. 30 ist, worauf weiter unten mit Bezug auf die Fig. 5 - 12 näher eingegangen wird. Further, the ductility exhibited by the spike 10 even after induction hardening is that the central axis 13 in the head section LK is bendable by at least 90 degrees with respect to the central axis 13 in the initial section LA, the bending taking place in a thread-free region of the head section. when, as in the third embodiment of the invention, the bolt-like fastener is a cutting or drilling screw 20 and 30, which will be discussed in more detail below with reference to FIGS. 5-12.
Die Frage, ob ein bolzenartiges Befestigungselement um 90 Grad gebogen werden kann, wie es für den Spike 10 in Fig. 3 gezeigt ist, ohne dass dessen Schaft an der Biegestelle bricht oder abplatzt oder sonstige Schäden wie z.B. Sprödbruch an der Biegestelle erleidet, kann mit einem Nagelbiegegerät nach EN 409:1993 überprüft werden. Dieser Biegetest hat bei dem Spike 10 ergeben, dass die Biegung des Schaftes in dem Kopfabschnitt LK ohne sichtbare Schäden, insbesondere ohne sonst übliches sprödes Versagen möglich ist. Mit dem Biegetest kann gemessen und gezeigt werden, dass bei dem bolzenartigen Befestigungselement nach der Erfindung gegenüber dem Stand der Technik, der eingangs geschildert ist, eine bessere Duktilität und kein Spröd- bruch mehr vorhanden ist. The question of whether a bolt-like fastener can be bent by 90 degrees, as shown for the spike 10 in Fig. 3, without breaking its shank at the bending point or flakes off or other damage such as brittle fracture suffers at the bending point, with a nail bender according to EN 409: 1993 are checked. This bending test has shown in the spike 10 that the bending of the shaft in the head portion LK without visible damage, especially without otherwise usual brittle failure is possible. With the bending test can be measured and shown that in the bolt-like fastener according to the invention over the prior art, which is described above, a better ductility and no brittle fracture longer exists.
Die Fig. 4 - 7 zeigen eine zweite Ausführungsform der Erfindung, bei der das bolzenartige Befestigungselement eine insgesamt mit 20 bezeichnete Schneidschraube ist, die einen Kopf 22, eine Eindringspitze 24 und ein Gewinde 26 hat. Das Gewinde 26 erstreckt sich gemäß der Darstellung in Fig. 5 über einen Anfangsabschnitt LA, einen Übergangsbereich LÜ und einen Haltebereich LH. Der Haltebereich LH ist ein Teil eines Kopfabschnittes LK. Der Schaft der Schneidschraube 20 hat einschließlich der Eindringspritze 24 eine Länge L. 4 - 7 show a second embodiment of the invention in which the bolt-like fastener is a total of 20 designated tapping screw having a head 22, a Eindringpitze 24 and a thread 26. The thread 26 extends as shown in Fig. 5 via an initial portion LA, a transition region LÜ and a holding portion LH. The holding area LH is a part of a head portion LK. The shank of the tapping screw 20 has a length L. including the penetration syringe 24.
Das Gewinde 26 ist ein Schneidgewinde wie z.B. bei einer Spanplatten- oder Blechschraube. Die mit der Eindringspitze 24 versehene Schneidschraube 20 schneidet sich ihr Gewinde selbst. The thread 26 is a cutting thread such as e.g. with a chipboard or sheet metal screw. The tapping screw 20 provided with the indenting tip 24 cuts its own thread.
Fig. 4 zeigt ein Diagramm für den Härteverlauf über der Härtelänge s, die der Länge L der Schneidschraube 20 entspricht. Es ist zwar wiederum die Vickers- härte HV über der Härtelänge s aufgetragen, jedoch sind die Ausgangshärte und die Härte nach der Induktionshärtung jeweils in Prozent angegeben, nämlich mit 100 % bzw. 200 %. Der Härteverlauf entspricht dem nach Fig. 1 und braucht deshalb nicht näher beschrieben zu werden. Wie in Fig. 1 beträgt die Endhärte im Anfangsabschnitt LA das Doppelte der Ausgangshärte im Kopfabschnitt LK. 4 shows a diagram for the hardness curve over the hardness length s, which corresponds to the length L of the tapping screw 20. Although in turn the Vickers hardness HV is plotted over the hardness length s, the initial hardness and the hardness after the induction hardening are respectively given in percent, namely with 100% or 200%. The hardness curve corresponds to that of FIG. 1 and therefore need not be described in detail. As in Fig. 1, the final hardness in the initial section LA is twice the initial hardness in the head section LK.
Vorzugsweise werden die Eindringspitze 24, der Einlauf und maximal acht Gewindegänge oder maximal 10 mm des Gewindes 26 gehärtet. Preferably, the Eindringpitze 24, the inlet and a maximum of eight threads or a maximum of 10 mm of the thread 26 are cured.
Fig. 6 zeigt die Schneidschraube 20 nach Fig. 5, aber im gewindefreien Teil des Kopfabschnittes LK um 90 Grad umgebogen. Bei der Schneidschraube 20 nach Fig. 6 ist die Mittelachse 23 im Haltebereich LH des Kopfabschnittes LG gegenüber der Mittelachse 23 im Anfangsabschnitt LA um 45 Grad biegbar, ohne dass es zu irgendeinem spröden Versagen oder zu einer anderen Schädigung des Befestigungselements kommt. Das ist in Fig. 7 gezeigt. Fig. 6 shows the tapping screw 20 of FIG. 5, but bent in the unthreaded portion of the head portion LK by 90 degrees. In the tapping screw 20 of FIG. 6, the central axis 23 in the holding portion LH of the head portion LG relative to the central axis 23 in the initial section LA bendable by 45 degrees, without causing any brittle failure or other damage to the fastener. This is shown in FIG. 7.
Die mit dem oben erwähnten Nagelbiegegerät nach EN 409:1993 erzielten Testergebnisse sind von gleicher Qualität wie bei dem Spike 10 nach den Fig. 1 - 3. The test results obtained with the above-mentioned nail bender according to EN 409: 1993 are of the same quality as in the spike 10 according to FIGS. 1-3.
Die Fig. 8 - 1 1 zeigen eine dritte Ausführungsform des Befestigungselements nach der Erfindung, das als eine Bohrschraube ausgebildet und insgesamt mit 30 bezeichnet ist. Die Bohrschraube 30 hat einen Kopf 32, eine Bohrspitze 34 und ein Gewinde 36. Figs. 8-1 show a third embodiment of the fastener of the invention formed as a self-drilling screw and indicated generally at 30. The drill screw 30 has a head 32, a drill bit 34 and a thread 36.
Fig. 8 zeigt wiederum ein Diagramm für den Härteverlauf, in diesem Fall für die Bohrschraube 30, wobei in dem Diagramm die Vickershärte HV über der Härtelänge s aufgetragen ist. Fig. 9 zeigt die Bohrschraube 30, über deren Länge L sich der Härteverlauf nach Fig. 8 ergibt. In der Darstellung in Fig. 10 ist die Bohrschraube 30 nach Fig. 9 im Kopfabschnitt LK um 90 Grad umgebogen. In der Darstellung in Fig. 1 1 ist die Bohrschraube 30 nach Fig. 9 in einem Haltebereich LH des Kopfabschnittes LK um 45 Grad umgebogen. 8 again shows a diagram for the hardness profile, in this case for the drilling screw 30, the Vickers hardness HV being plotted over the hardness length s in the diagram. FIG. 9 shows the drilling screw 30, over the length L of which the hardness profile according to FIG. 8 results. In the illustration in Fig. 10, the drilling screw 30 is bent in Fig. 9 in the head portion LK by 90 degrees. In the illustration in FIG. 11, the drilling screw 30 according to FIG. 9 is bent by 45 degrees in a holding region LH of the head section LK.
Im Übrigen gelten für die dritte Ausführungsform der Erfindung nach den Fig. 8 - 1 1 die gleichen Darlegungen wie zu der zweiten Ausführungsform der Erfindung nach den Fig. 4 - 7. Bezugszeichenliste Otherwise, the same statements apply to the third embodiment of the invention according to FIGS. 8-11 as to the second embodiment of the invention according to FIGS. 4-7. LIST OF REFERENCE NUMBERS
10 Befestigungselement (1 . Ausführungsform, Spike) 10 fastening element (1st embodiment, spike)
12 Kopf  12 head
13 Mittelachse  13 central axis
20 Befestigungselement (2. Ausführungsform, Schneidschraube) 20 fastening element (2nd embodiment, self-tapping screw)
22 Kopf 22 head
23 Mittelachse  23 central axis
24 Eindringspitze  24 indenting tip
26 Gewinde 26 threads
30 Befestigungselement (3. Ausführungsform, Bohrschraube) 30 fastening element (3rd embodiment, drilling screw)
32 Kopf 32 head
33 Mittelachse  33 central axis
34 Bohrspitze  34 drill bit
36 Gewinde 36 threads
L Länge Befestigungselement L length fastening element
LA Anfangsabschnitt  LA start section
LÜ Übergangsbereich  LÜ transition area
LH Haltebereich  LH holding area
LK Kopfabschnitt  LK head section
s Härtelänge s hardness length
HV Vickershärte  HV Vickers hardness

Claims

Patentansprüche claims
1 . Bolzenartiges Befestigungselement, insbesondere Bohrschraube (30), welches durch Pressen und/oder Walzen geformt ist, mit einem Kopfabschnitt (LK), der einen Haltebereich (LH) hat und eine Ausgangshärte aufweist, und mit einem Anfangsabschnitt (LA), welcher mit einem Übergangsbereich (LÜ) an den Kopfabschnitt (LK) anschließt und zusätzlich induktiv gehärtet ist, so dass der Anfangsabschnitt (LA) eine Härte hat, die höher ist als die Ausgangshärte, wobei das Befestigungselement aus Kohlenstoffstahl hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungselement aus einem Rohling mit einer Ausgangszugfestigkeit von mindestens 800 N/mm2 durch Kaltumformung hergestellt ist, in dem Kopfabschnitt (LK) im Wesentlichen die Ausgangszugfestigkeit hat und duktil ist und in dem Anfangsabschnitt (LA) bis in die Mittelachse (13, 23, 33) auf eine Härte durchgehärtet ist, die mindestens doppelt so hoch ist wie die Ausgangshärte in dem Kopfabschnitt (LK), und dass in dem Kopfabschnitt (LK) des bolzenartigen Befestigungselements die Kerbschlagarbeit mindestens den dreifachen Wert gegenüber dem Anfangsabschnitt (LA) aufweist. 1 . Bolt-type fastening element, in particular drilling screw (30), which is formed by pressing and / or rolling, with a head portion (LK), which has a holding area (LH) and an initial hardness, and with an initial portion (LA), which with a transition region (LÜ) is connected to the head portion (LK) and additionally inductively hardened, so that the initial portion (LA) has a hardness which is higher than the initial hardness, wherein the fastening element is made of carbon steel, characterized in that the fastening element of a Blank having an initial tensile strength of at least 800 N / mm 2 is made by cold forming, in the head portion (LK) has substantially the initial tensile strength and is ductile and in the initial section (LA) to the central axis (13, 23, 33) on a Hardness is at least twice as high as the initial hardness in the head portion (LK), and that in the Kopfabschnit t (LK) of the bolt-like fastener has the notch impact work at least three times the value compared to the initial section (LA).
2. Bolzenartiges Befestigungselement nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Kohlenstoff-Stahl ein Vergütungsstahl ist. 2. Stud-like fastener according to claim 1, characterized in that the carbon steel is a tempering steel.
3. Bolzenartiges Befestigungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das bolzenartige Befestigungselement eine Bohrschraube (30) mit einer Bohrspitze (34), ein Niet, ein Bolzen, ein Nagel oder ein Spike (10) ist. 3. Bolt-type fastening element according to claim 1 or 2, characterized in that the bolt-like fastening element is a self-drilling screw (30) with a drill bit (34), a rivet, a bolt, a nail or a spike (10).
4. Bolzenartiges Befestigungselement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelachse (13, 23, 33) im Kopfabschnitt (LK) gegenüber der Mittelachse (13, 23, 33) im Anfangsabschnitt (LA) um mindestens 90 Grad biegbar ist, wobei die Biegung in einem gewindefreien Teil des Kopfabschnittes (LK) erfolgt, wenn das bolzenartige Befestigungselement eine Bohrschraube (30) ist. 4. Bolt-type fastening element according to claim 3, characterized in that the central axis (13, 23, 33) in the head portion (LK) relative to the central axis (13, 23, 33) in the initial section (LA) is bendable by at least 90 degrees, wherein the Bending in a unthreaded portion of the head portion (LK) occurs when the bolt-like fastener is a self-drilling screw (30).
5. Bolzenartiges Befestigungselement nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelachse (13, 23, 33) im Haltebereich (LH) des Kopfabschnittes (LK) gegenüber der Mittelachse (13, 23, 33) im Anfangsabschnitt (LA) um mindestens 45 Grad biegbar ist, wenn die Biegung im mit einem Gewinde (26, 36) versehenen Haltebereich (LH) erfolgt. 5. Stud-like fastening element according to claim 3 or 4, characterized in that the central axis (13, 23, 33) in the holding region (LH) of the head portion (LK) relative to the central axis (13, 23, 33) in the initial section (LA) at least 45 degrees is bendable when the bend in the threaded (26, 36) provided holding area (LH) takes place.
6. Bolzenartiges Befestigungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangshärte in dem Kopfabschnitt (LK) 250 HV0,3 beträgt. 6. Bolt-type fastening element according to one of the preceding claims, characterized in that the initial hardness in the head portion (LK) 250 HV 0 , 3 amounts.
7. Verbindung von Teilen einer Hülle an einem Gebäude mit einem bolzenartigen Befestigungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 6. 7. Connection of parts of a shell to a building with a bolt-like fastening element according to one of claims 1 to 6.
8. Verbindung von Teilen am Dach eines Gebäudes mit einem bolzenartigen Befestigungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 6. 8. Connection of parts to the roof of a building with a bolt-like fastening element according to one of claims 1 to 6.
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