; | 
ErgebnisseResults

Zwischenstand zum Gewindepressen

Die Idee war so überzeugend, dass man sich fragen musste:  Warum erst jetzt?
Bei der Industriealisierung hingegen fragt man sich: Warum dauert das so lange?

Die Idee ist mit dem Pressen oder Prägen von Außengewinden von massiven Bauteilen gestartet und wurde im Anschluss auf das Pressen von Gewinden von hohlen Bauteilen und auf das Napfen von Gewinden übertragen.

Während beim Pressen von Gewinden auf massive oder dickwandige Bauteile sich die Gewindepresswerkzeuge (Backen) bei der Ausformung des Gewindes schließen, siehe Abb.1, werden die Backen bei der Ausformung von Gewinden an Hohlteilen und beim Napfen während des Ausformens geschlossen gehalten und das Material durch einen Dorn oder Stempel von innen nach außen in die Backen gepresst. ( nicht weiter ausgeführt)
Alle 3 Verfahren haben jedoch als Merkmal am Umfang unterbrochene Gewindegänge  Abb.3.

Abb.1 Rohlingsform
Abb.2 Werkzeug 3D
Abb.3 gepresste Gewinde
Hinderlich für die Entwicklung ist, dass mit jedem potentiellen Anwender sofort eine Geheimhaltungsvereinbarung abgeschlossen wird, was einerseits verständlich ist, da der Anwender wesentliches Geld investiert und natürlich nur seine Belange sieht, andererseits könnten auf diesem Wege keine Referenzen geschaffen oder Doppelentwicklungen verhindert werden.

Man muss an dieser Stelle auch trennen zwischen Interessenten, die ein eigenes Produkt vertreiben und Interessenten, die als Dienstleister für beispielsweise OEMs auftreten.

Wird eine Schraube an einen OEM geliefert, ist die Zeichnung zu erfüllen.
Von einem geprägten Gewinde steht da nichts!
Präsentiert man dem OEM die Idee, wird nach Fakten gefragt.
"Zeig, dass das Verfahren besser ist!".
Besser kann ein niedriger Preis bei gleichen Eigenschaften sein oder bei gleichem Preis ein Zusatznutzen. Man sollte also ein konkretes Produkt zur Zertifizierung vorstellen.
Dies setzt natürlich auch voraus, dass Unterlagen vorhanden sind, die das Gesagte dokumentieren.
Auf dieser Basis könnte dann ein Eignungstest beim OEM angestoßen werden.
Alles das kann SIEBER nicht.

Aufgrund des  Zögerns am Markt, hat sich SIEBER entschieden, gemeinsam mit dem Institut für Umformtechnik, IFU in Lüdenscheid, eine Demo-Schraube zu entwickeln, Werkzeuge zu fertigen und Muster zu pressen, anhand derer dann stellvertretend für andere Bauteile die nötigen Grundtests durchgeführt werden können. Die  Statischen Eigenschaften wurden im IFU Lüdenscheid ermittelt.

Vergleichend wurden Schrauben M6x20 (gepresst)  und M6x35 (gerollt) Werkstoff 20MnB4 getestet. Beide Positionen stammen aus einer Materialcharge und wurden gemeinsam vergütet.

In den Abb. 4 und Abb. 5 sind die Schrauben dargestellt.
Abb. 4. gepresste Schrauben
Abb.5. gerollte Schrauben
Zugversuch:
Die maximale Zugkraft Fm sowie die Zugfestigkeit Rm wurden nach DIN EN ISO 898-1 ermittelt.  
Die Ergebnisse des gepressten Gewindes sind in Abb. 6  dargestellt.

Torsionsversuch:
Das maximale Anzugsdrehmoment MA wurde nach DIN EN ISO 898-1 ermittelt.
Die Ergebnisse der Einschraubversuche sind in Abb. 7 dargestellt.
Abb. 6: Zugversuchs nach DIN EN ISO 898-1 von gepresstem Gewinde
Abb. 7: Torsionsversuchs nach DIN EN ISO 898-1 von gerolltem Gewinde
Die untersuchten mechanischen Eigenschaften der gewalzten und der gepressten Schrauben sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt.

Mechanische Eigenschaften nach DIN EN ISO 898-1 sowie DIN EN ISO 20898-7

mechanische Eigenschaft
Soll
gepr. Gewinde
gerollte Gewinde
Zugkraft Fm [kN] min.
16,1
17,5
18,2
Zugfestigkeit Rm [MPa] min.
800
870
900
Härte [HV]
250 - 320
300
300
Bruchdrehmoment MB [Nm] min.
13
13,5
13,9

Zur Berechnung der Größe Rm wurde ein Querschnitt für die gepressten Gewinde von 20,1 mm² angenommen. Der wahre Querschnitt der gepressten Schrauben ist, bedingt durch die Pressriefe geringer. Dadurch würden sich die Festigkeitskennwerte erhöhen.
Es zeigen sich keine signifikanten Unterschiede in den mechanischen Eigenschaften. Alle Eigenschaften erfüllen die Vorgaben der DIN EN ISO 898-1 sowie der DIN EN ISO 20898-7.

Dynamische Eigenschaften:
Die dynamischen Eigenschaften wurden parallel an der TU Darmstadt mit den gleichen Proben ermittelt. Erwartet wurde jedoch, dass die geprägten Gewinde wesentlich bessere Ergebnisse im Vergleich zum gerollten Gewinde erreichen. Begründet wurde die Annahme dadurch, dass sich mehrere Gewindegänge in der Mutter anlegen können, was zu einer höheren Belastbarkeit führen soll.
Dies konnte in diesem Versuch jedoch nicht bestätigt werden.
Abb. 8 Wöhlerkurve
Es gibt jedoch viele Anwendungsfälle, in denen das Gewindepressen neben den geringeren Herstellkosten durch die Gestaltungsfreiheit am Gewinde einen wesentlichen Zusatznutzen bietet.