Beschreibung
P 190 – Hochfeste Verbindungselemente aus alternativen Werkstoffen ohne Schlußvergütung
Im Maschinen- und Fahrzeugbau werden für hochfeste Verbindungselemente im Festigkeitsbereich bis 1.000 N/mm in der Regel niedriggekohlte, borlegierte Werkstoffe eingesetzt. Die geometrische Formgebung erfolgt ausgehend von einem warmgewalzten, gezogenen Draht durch eine mehrstufige Kaltmassivumformung. Zur Einstellung der vorgegebenen technologischen Eigenschaften ist es erforderlich, im Anschluß daran ein Vergüten der gepreßten Teile durchzuführen. Die Ausnutzung der durch die Kaltmassivumformung entstehenden Verfestigung war bislang noch nicht möglich, da bei der Herstellung von Verbindungselementen infolge des Bauschinger-Effektes die Streckgrenze abgesenkt wird. Das Ziel des Forschungsvorhabens bestand demnach darin, eine geeignete Stahlvariante und einen Verfahrensablauf zu entwickeln, um Verbindungselemente im Festigkeitsbereich bis 1.000 N/mm ohne abschließendes Vergüten herzustellen.
Mit dem im Rahmen des Forschungsvorhabens entwickelten Weg ist es gelungen, hochfeste Schrauben ohne Schlußvergütung, die die technologischen Eigenschaften der Festigkeitsklassen 8.8 gemäß DIN – ISO 898-1 erfüllen, herzustellen. Dieses Verfahren bietet deutliche wirtschaftliche Vorteile.
– Das Vormaterial, Walzdraht auf der Basis MnSi-Stahl, wird temperaturgesteuert fertiggewalzt und abgekühlt , wobei definierte Festigkeits- und Duktilitätskennwerte eingestellt werden können. Ein Glühen des Drahtes vor der Kaltmassivumformung ist nicht erforderlich.
– Die Endfestigkeit der Bauteile wird durch eine gezielte Kombination von Ausgangsfestigkeit des Walzdrahtes und Kaltverfestigung beim Ziehen und Kaltmassivumformen eingestellt. Schlußvergütung der Bauteile wie beim Einsatz konventioneller Werkstoffe kann entfallen.
– Insbesondere bei Verbindungselementen mit hohem Schlankheitsgrad werden zusätzlich die negativen Auswirkungen auf die Montierbarkeit durch die beim Vergüten unvermeidlichen Härteverzüge vermieden.
– Hinsichtlich der Dauerfestigkeit sind die Gebrauchseigenschaften der nach dem entwickelten Verfahrensweg hergestellten Produkte besser als die von konventionell vergüteten Teilen, da hierbei automatisch der Effekt zum Tragen kommt, welcher dem Gewindewalzen nach dem Vergüten entspricht.
Das Haupthindernis zum flächendeckenden Einsatz der vorliegenden Ergebnisse sind die Festlegungen in der DIN – ISO 898-1, nach denen die Schrauben der Festigkeitsklasse 8.8 ein Vergütungsgefüge aufweisen müssen. Außerdem ist eine Obergrenze der Härte mit 320 HV festgelegt. Die in diesem Vorhaben ermittelten Vorteile bei den Gebrauchseigenschaften der Bauteile sind eine gute Grundlage, die Ergänzung der aktuellen Normenvorschriften einzuleiten.
Für den Zeitraum bis zur erfolgten Ergänzung der nationalen und internationalen Normen können interne Werksnormen bei der Maschinen- und Fahrzeugbauindustrie die Basis für den Einsatz dieser hochfesten Schrauben darstellen.
STUDIENGESELLSCHAFT STAHLANWENDUNG e.V.
Veröffentlichung:
1991
Autoren:
H. Köhler, G. Roth, E. Walper
