56 Verbindungstechnik EJOT MAXXtip® Direktverschraubung in ultrahochfeste Werkstoffe Von Prof. Dr. Ralph Hellmig, Director Technology Management Fasteners, EJOT SE & Co. KG Die Direktverschraubung, bei der eine Schraube ihr Muttergewinde selbst erzeugt, stellt insbesondere für hochbeanspruchte Verbindungen eine wirtschaftliche und prozesssichere Alternative dar. Begrenzt wird der Anwendungsbereich durch die maximale Festigkeit der Schraubenspitze, die sich beim Gewindefurchen nicht plastisch verformen darf. Bilder: © EJOT SE & Co. KG Um die Härte einer Furchspitze bei den üblicherweise als Schraubenwerkstoff verwendeten niedriglegierten Kohlenstoffstählen zu erhöhen, werden verschiedene Verfestigungsmechanismen miteinander kombiniert. Zum einen wird die maximale Härte durch den Kohlenstoffgehalt im Werkstoff beeinflusst, der möglichst hoch sein sollte. Ein solcher Zustand kann in den Gewindeflanken durch eine sogenannte Aufkohlung eingestellt werden, bei der der Kohlenstoff während der Wärmebehandlung in die Oberfläche eindiffundiert. Zum anderen kann der Werkstoff in der Schraubenspitze induktiv gehärtet werden. Verzichtet man dann auf ein anschließendes Tempern, auch bei galvanischen Verfahren, wirkt sich die erzielte Spitzenhärte vorteilhaft auf den Schraubprozess aus. Auf ein nachträgliches Tempern kann jedoch nur verzichtet werden, wenn das Gefüge im Kopf- und Tragbereich der Schraube völlig unempfindlich gegen Wasserstoffversprödung ist. Die Schraubenspitze wird nur beim Eindrehen kurzzeitig belastet, so dass ein verzögerter Wasserstoffsprödigkeitsbruch ausgeschlossen ist, sofern die Spitze im weiteren Gebrauch nicht oder nur geringfügig mechanisch belastet wird. Es gibt tatsächlich einen hochfesten Gefügezustand, der sehr unempfindlich gegen Wasserstoffeinfluss ist. Es handelt sich dabei um ein einsatzbainitisches Gefüge, das erzeugt werden kann, indem die Schraube bei der Wärmebehandlung zunächst einer kohlenstoffangereicherten Atmosphäre ausgesetzt und anschließend mit Hilfe eines Salzbades so abgekühlt wird, dass sich über den Querschnitt ein bainitisches Gefüge ausbildet, wobei die Parameter so gewählt werden, dass die Festigkeit der Schraube im Kopf- und Tragbereich bei etwa 1000 MPa liegt. Es konnte gezeigt werden, dass ein solches Gefüge selbst unmittelbar nach wasserstoffbeladenen galvanischen Prozessen (z. B. einer Verzinkung) unter zerstörender langsamer mechanischer Prüfung noch ein duktiles Bruchverhalten aufweist, während eine Schraube nach klassischer 10.9-Wärmebehandlung unter gleichen Bedingungen Wasserstoffversprödung zeigt. Daher kann eine Schraube, die im ersten Schritt einsatzbainitiert und im zweiten Schritt induktiv gehärtet wird, genau die eingangs gestellten Anforderungen an eine besonders harte Furchspitze erfüllen, ohne dass die Gefahr einer Wasserstoffversprödung besteht. So kann die EJOT Dünnblechschraube SHEETtracs®, hergestellt nach diesem sogenannten MAXXtip® Materialkonzept, hervorragend in höchstfeste Bleche mit Festigkeiten bis 1500 MPa gewindefurchend Potenzielle Anwendungsfelder der MAXXtip® Schrauben im Automobilbereich
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