DE1077005B

DE1077005B - Schrauben- und Mutternsicherung

Info

Publication number: DE1077005B
Application number: DEK29153A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Wolfgang Koennecke
Original assignee: Dr-Ing Wolfgang Koennecke
Current assignee: Dr-Ing Wolfgang Koennecke
Priority date: 1956-06-21
Filing date: 1956-06-21
Publication date: 1960-03-03

Description

Schrauben- und Mutternsicherung Zur Sicherung von Muttern und Schrauben werden in großem Umfange unter die Mutter gelegte Sicherungselemente verwendet, die durch ihre besondere Formgebung das Lösen der Muttern oder Schrauben, insbesondere bei Erschütterungen, verhüten sollen.
Diese Sicherungselemente bestehen meist aus Stahl und sind zum Schutz gegen Korrosion mit irgendwelchen Überzügen versehen, die auf glatter Oberfläche aufgebracht werden. Die Oberflächen werden daher durch Trommeln usw. entzundert und geglättet, ehe der Rostschutz aufgebracht wird.
Die Drehsicherung der Mutter oder Schraube wird durch die Rauhigkeit der Oberfläche, wie jetzt durch Messungen nachgewiesen werden konnte, erheblich verbessert, da die rauhe Oberfläche der Unterlage sich in das weichere Mutternmaterial einprägt. Bei weicher Unterlage wird durch diese Rauhigkeit eine Freßerscheinung begünstigt, die ebenfalls eine ausgezeichnete Drehsicherung bildet, besonders wenn federnde Elemente beim Lösen anfangs einen zu schnellen Abfall des Axialdruckes verhüten sollen.
Es sind Schrauben- und Mutternsicherungen mit Verzahnungen, Riffelungen, Raspelhieben od. dgl., die durch Schräglage der Vorsprünge in Festziehrichtung einen geringeren Widerstand wie in der Löserichtung haben sollen, in mannigfachen Ausführungen bekanntgeworden. Erinnert sei auch an die sogenannten Zahn- und Fächerscheiben, die ähnlich wirken. Es zeigt jedoch, daß durch die beim Lösen eintretende Spanabhebung bei weitem nicht der gewünschte Sicherungseffekt erzielt werden kann.
Erfindungsgemäß kann nun die Wirkung der Schrauben- und Mutternsicherung aus einem Material hoher Festigkeit erheblich erhöht werden, wenn sie eine feinkörnig aufgerauhte Oberfläche hat, die dem Aussehen der Bruchfläche von Stahl, die üblicherweise mit »grobkristallin« bezeichnet wird, entspricht.
Es ist an sich bekannt, Oberflächen von Stahlteilen durch Sandstrahlen zu entzundern und blank zu machen, wobei die Oberfläche gleichmäßig rauh wird. Bei Federn wird statt Sand Stahlkugelgrieß verwendet, der durch die Schlagwirkung die Oberfläche verdichtet und kleine Haarrisse, die den Anlaß zu Brüchen bei Dauerbelastung, insbesondere bei Dauerwechselbeanspruchung, geben können, vollständig verschwinden läßt. Erfindungsgemäß ist es günstig, diese als »Kugelstrahlen« bekanntgewordene Bearbeitung für die Sicherungselemente insbesondere aus Stahl zu verwenden, wodurch gleichzeitig zwei günstige Erscheinungen eintreten; 1. die erhebliche Aufrauhung der Oberfläche, 2. die erhebliche Verdichtung und damit Erhöhung der Festigkeit der Oberflächenschicht. Auf diese Weise können die bekannten, insbesondere federnden Mutter/Schraubensicherungen, wie Federringe, Zahnscheiben usw., erheblich in bezug auf ihre Sicherungswirkung und Lebensdauer vergütet werden. Bei der Anbringung der Rostschutzschicht auf der rauhen Oberfläche, die infolge der Reinheit dieser Fläche ohne weiteres möglich ist, ist sorgfältig zu vermeiden, daß schmierende Elemente aufgebracht werden. Die beim Kugelstrahlen sich einstellende Rauhigkeit der Oberfläche ist verhältnismäßig groß, so daß deutliche Vorsprünge aus der Oberfläche hervortreten.
Nach dem Festziehen der Mutter/Schraube prägen sich die Vorsprünge nicht nur in die Unterlage, sondern auch in die Mutter/Schraube auf der Unterseite ein. Diese Einprägung wird um so intensiver, je stärker die Mutter oder Schraube angezogen wird. Bei Schraubenverbindungen, die Erschütterungen unterworfen sind, wirkt sich der Effekt der Freßhalterung besonders stark aus. Es ist auch möglich, zusätzlich durch Kanten an den Strahlkugeln den Effekt des »fressenden Mahlens« noch weiterhin zu erhöhen. Dieser Effekt des »fressenden Mahlens« hat nichts mit den durch die bekannten Zahnscheiben usw. sowie mit Raspelhieb od. ä. versehenen Scheiben usw. zu tun, die aus der Mutter oder Unterlage, nach den Gesetzen der Spanabhebung, während des Lösevorganges Späne herausfräsen. Als »fressendes Mahlen« wird der Effekt bezeichnet, der durch das Eingreifen der in einem bestimmten sehr kleinen Abstand voneinander liegenden Spitzen und Greifflächen in das sich drehende Material entsteht, wobei feine Mahlkörper herausgerieben werden und sich Unebenheiten, z. B. konvexe Mutternstirnflächen usw., an dem kristallinrauhen Ring angleichen. Diese Mahlkörper wiederum verursachen die Erscheinung eines »Freße f"tektes«. Auf der sich nicht drehenden Seite prägen sich die vielen kleinen Spitzen in die besser anliegende oder weichere Unterlage ein und verhindern dadurch das Abdrehen der Mutter.
-Das Eintreten eines derartigen fressenden 11ahleffektes ist gleichbedeutend mit einer Erhöhung des den von Körpern gegeneinander kennzeichnenden Reibungswertes auf den 2- bis 2,5fachen Wert. Dies -bedeutet, daß bei kristallinrauhen Federringen Je nach der Form, d. h. der sich bildenden Größe der Anlageflächen und der Art, wie sich diese von -der irgendwie gewölbten Form in die Planebenen einschmiegen, ein 2- bis 2,5fach so hohes Festziehdrehmoment notwendig- ist, um denselben Axialdruck zu erreichen, wie er sich bei einem glatten Federring bei dem, gewählten, z. B. als »normal« vorgeschriebenen Festziehdrehmoment einstellt. Da außerdem das Lösedrehmoment nicht, wie z. B. bei glatten Federringen, nur etwa 70°/o des Festziehdrelimomentes, sondern hiervon 90 bis 100% beträgt, ergibt sich, daß dann bei demselben Axialdruck, d. h. derselben Beanspruchupg der-Schraubenverbindung, sich ein 2,5- bis 3mal -s ö hohes Lösedrehmoment einstellt. Diese Sicherungswirkung wird von keiner der bekannten Mutternsicherungen auch nur annähernd erreicht. Die Flächen der Unterlage, der Muttern bzw. des Schraubenkopfes müssen nicht bearbeitet sein, da der` härtere kristallinrauhe Ring alle Unebenheiten einebnet. Selbstbei harten, sogar härteren Unterlagen als-der Ring;--die glattgeschliffen sind, tritt der »fressende Mahleffekt« ein, besonders wenn der Ring vor dem endgültigen Festziehen 2- bis 3mal festgezogen und wieder gelöst wird.
Diese Effekte treten nur .ein, wenn die Rauhigkeit eine geeignete Körnung hat. Ist sie zu führ, so greift tie nicht genügend in die Anlageflächen ein, d. h., sie gleitet zu sehr, und ist sie zu grob, so ist der Sicherungseffekt schlechter,. da die Anzahl der eingreifenden Spitzen und Greifflächen zu klein ist.
Die Rauhigkeit der Oberfläche läßt sich nicht direkt in Zählen äusdrücken, sondern kann nur durch die erzielten Effekte gemessen werden. Sie ist auch nicht für die verschiedenen Größen der Ringe gleich groß, sondern ist bei kleinen Ringen etwas kleiner als bei großen, wobei aber keine Proportionalität besteht.
Eine mechanische Art zur Erzielung dieser Rauhigkeit ist das sogenannte »Kugelstrahlen« mit glatten und gebrochenen Stahlkugeln, die auf die fertig gehärteten- Sicherungselemente mit großer Geschwindigkeit aufgeschleudert werden.
Es ist auch möglich, durch z. B. teilweise Ätzung, diese Rauhigkeit zu erzielen. Auch durch Prägen in weichem Zustand und anschließendes Härten kann diese Rauhigkeit erzielt werden.
Der Oberflächenschutz kann mit allen Mitteln erreicht werden, die keine Gleitwirkung aber eine Korrosionswirkung haben. _

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Schrauben= und Mütteriisicherung.aus einem "M4ter'ial hoher Festigkeifinit äufgeräuhter Ober= fläche; gekennzeichnet -durch-. eine feinkörnig aufgerauhte Oberfläche, die das =Aussehen der kristalT linen Bruchfläche von Stahl hat. --' 2. Schrauben- und Mutternsicherung nach Anspruch 1, dadurch. gekennzeichnet; daß_ die feinkörnig aufgerauhte Oberfläche durch das an sich bekannte- Verfahren des »Kugelstrahlens« erreicht wird; wobei in an sich- bekannter Weise zugleich eine Verdichtung der Oberfläche und eine Erhöhung der Daüerermüdüzigsfestigkeit des Sicherungselenmentes erfolgt. -3. Schrauben-. und Mutternsicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die feinkörnig aufgerauhte Oberfläche durch an sich bekannte Ätzverfahren erreicht wird. 4. Schrauben- und Mutternsicherung nach. Anspruch 1, dadurch- gekennzeichnet, daß die feinkörnig aufgerauhte Oberfläche durch Prägen mit einem gehärteten Stempel - in die ungehärteten weichen Sicherungselemente erfolgt, die dann gehärtet werden. - -In Betracht gezogene Druckschriften: Fränzösische Patentschrift Nr. 852 739; USA.-Patentschriften Nr. 1-227 265, 1183 174.