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Hallo zusammen,

folgende Situation:

- Innensechskantschrauben DIN 912 Stahl verzinkt M3 x 6 sollen aufgebohrt werden um einen Zylinderstift DIN 6325 Stahl gehärtet und geschliffen 1,5h6 x 12 einzukleben, so dass dieser 4mm tief in der Schraube eingesetzt ist und von der Schraubenunterseite (Gewindeseite) 8mm weit herausragt
- Die Frage ist nun wie das Ganze stabil und langlebig herzustellen ist

Meine Ideen sehen bisher wie folgt aus:

1. Die Schrauben werden mit D=1,0 komplett durchgebohrt
2. Anschließend werden die Schrauben mit D=1,5 in Tiefe 4,0 aufgebohrt
3. Die Zylinderstifte werden mit Pattex Stabilit ODER Pattex ExtremFest Klebstoff in die Bohrung 1,5 eingeklebt/eingepresst
4. Der überschüssige Klebstoff wird durch das Entlüftungsloch 1,0 in den Schraubenkopf gedrückt und kann dort manuell entfernt werden bevor der Klebstoff ausgehärtet ist

ODER

1. Die Schrauben werden mit D=1,6 in Tiefe 4,0 aufgebohrt
2. Die Zylinderstifte werden mit Pattex Stabilit ODER Pattex ExtremFest Klebstoff in die Bohrung 1,6 eingeklebt
3. Der überschüssige Klebstoff wird leicht herausgedrückt und kann am Zylinderstift manuell entfernt werden bevor der Klebstoff ausgehärtet ist

Die Frage ist was mehr Sinn macht? Eine feste Verbindung mit Einpressen und Kleben oder eine etwas größere Bohrung damit der Klebstoff sich gut ringsum den Zylinderstift verteilen kann?

Da ich kein Klebe-Experte bin bräuchte ich hierbei ein paar Tipps, auch zu meinen bisher ausgewählten Klebstoffen s.o.

Danke!!!

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Oliver Wegener
Mail: olliwegener@gmx.de
Beruf: Fertigungs- und Projektsteuerer
Ausbildung: Geprüfter Technischer Fachwirt (IHK), Industriemechaniker (Fachrichtung Geräte- und Feinwerktechnik)

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Moin Oliver,

was hat du denn mit den Schrauben vor? Wie werden die Zylinderstifte im Einsatzfall belastet?

Ich würde das Kleben komplett weglassen. Such dir eine Reibahle 1,5R7 und presse die Stifte einfach ein. Um prozesssicher zu kleben musst du die Teile vorher reinigen, musst dir Gedanken machen wie du den Klebstoff in ausreichender Menge in die kleine Bohrung appliziert bekommst und hast je nach Klebstoff noch Aushärtezeiten.

Das Einpressen der Zylinderstifte kannst du mit einer kleinen Vorrichtung in jeder Säulenbohrmaschine erledigen.

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MfG Alexander

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Nur noch kurz meinen Senf dazu:

Einpressen ist sicher die bessere Lösung, aber auch hier bitte nicht das Entlüftungsloch vergessen. 1,5er Stifte haben noch keine Entlüftungsfläche, damit die Luft aus dem Sackloch entweichen kann.

Grüße Günter

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Moin Moin,

die fertigen Bauteile werden als Achse für ein Gleitlager mit Reibung 1,5H7 benutzt. Es tritt entsprechend eine radiale Belastung auf.

Ich hatte es auch schon einmal nur mit Einpressen versucht (mit Zylinderstiften in Plustoleranz m6) aber das hielt nicht lange, da die Funktion auch leichten Erschütterungen/Vibrationen ausgesetzt ist und eine Bewegung stattfindet (Achse -> Gleitlager).

Hmm... Und nun?

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Oliver Wegener
Mail: olliwegener@gmx.de
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Ausbildung: Geprüfter Technischer Fachwirt (IHK), Industriemechaniker (Fachrichtung Geräte- und Feinwerktechnik)

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Hallo,

nimm ne M3*14 und dreh die vorne auf 1,5 ab  

Grüße Andreas  

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Stillstand ist Rückschritt

[Diese Nachricht wurde von Krümmel am 02. Mai. 2013 editiert.]

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Moin Oliver,

H7 / m6 ist eine Übergangspassung, das kann halten, muss aber nicht...

Oder wenn möglich am besten so machen wie es Krümmel vorschlägt.

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MfG Alexander

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Hallo nochmal,

abdrehen sagt sich so leicht, ist es aber nicht.

Ich benötige eine gehärtete und geschliffene Oberfläche in einer Genauigkeit von 1,5 -0,006 (sprich 1,5 h6).

Außerdem muss der Rundlauf/Mittigkeit auch noch passen.

Sorry aber wer soll das herstellen? Der Aufwand ist doch enorm, oder?

Insgesamt geht es nicht um eine Einzelfertigung sondern um ca. 100 Stk.

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Oliver Wegener
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Andere Frage:

(Thema Einpressen)

Falls ich eine andere Reibahle benutzen werde (z.b. 1,5 R7) hätte ich eine Presspassung von 0,004-0,02 (siehe http://www.mesys.ch/?page_id=152).

Hält die Schraube der Belastung stand? Nach dem Aufbohren auf 1,5 bleibt bei M3 bei einer Steigung von 0,5 noch eine Wandstärke von 0,5 übrig.

Dabei stellt sich dann auch gleich die Frage nach der Festigskeitsklasse der Schraube: 8.8, 10.9 oder sogar 12.9?

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Oliver Wegener
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Hallo Oliver,

zum Thema Klebstoff:
in solchen Fällen würde ich ein anaerober Klebstoff benutzen.
Da gibt's verschiedene Festigkeiten, Temperaturbeständigkeiten und Medienbeständigkeiten.

Als gängiges Beispiel Loctite 603
Klebespalt: Bis 0,1 mm (Auch Presspassung)
Zugscherfestigkeit: >22,5 N/mm² auf Stahl/Stahl wie du es hast

Da gibt's ein Paar andere Hersteller noch.

Diese Klebstofftyp ist aus mehrere Gründe richtig.

MfG
Kris

[Diese Nachricht wurde von Euroschwede am 02. Mai. 2013 editiert.]

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Oliver,

ich glaube nicht, dass du den Stift in eine R7 Passung (eine deutliche Presspassung, wie es dir Alexander vorgeschlagen hat) gepresst hast. Ich vermute eher, dass es eine H6 oder H7 war (also eine Übergangspassung) und kein Entlüftungsloch gesetzt wurde.

Zum Thema Kleben: Ich habe mal gelernt, dass ein Epoxy ungefähr 3/100 Spalt benötigt, um überhaupt zu funktionieren. Wenn es enger wird, entfaltet der Kleber seine Wirkung nicht. (Frag mich bitte jetzt nicht nach der Quelle, sonst hätte ich sie schon angegeben.)

Aber die Idee, die Schraube einfach abzudrehen wie es Andreas vorschlägt, finde ich auch gut.

Günter

PS.: ab M4 kannst du solche Schrauben unter der Bezeichnung "FCBBG" bei misumi kaufen.

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Thema "fertig aufgebohrte Schrauben":

Es gibt aufgebohrte Schrauben z.b. bei VACOM oder ALMA. Diese nennen sich Vakuumschrauben oder entlüftete Schrauben. Es gibt sie sogar in M3x6.

Ich habe mir da sogar Muster schicken lassen.

Problem:

1. Die Bohrung ist 1,0 und nicht 1,5. Erst ab M5 wird 1,5 aufgebohrt. Bei meiner Anwendung passt aber maximal M3.
2. Die Bohrung ist zwar am Schraubenkopf mittig aber verläuft zum Ende hin deutlich um 0,2. Das ist für meinen Anwendungsfall Gleitlager viel zuviel

Daher fällt diese Möglichkeit weg!

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Oliver Wegener
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Hallo Oliver,

ohne Kenntnis des konkreten Anwendungsfalls ist eine Hilfe nur schwer möglich.

Stifte nach DIN EN ISO 8734 werden nach meiner Kenntnis immer in m6 gefertigt. Dazu passen dann Reibahlen H7.

Zum Bohren und Einpressen noch eine Überlegung:
M3 Außengewinde hat einen Kerndurchmesser von 2.39mm. Bohrst Du dort 1,5mm, bleibt in den Gewinderillen im Idealfall eine Restwandstärke von ca. 0,45mm. Wird das Ganze auf Biegung belastet (z.B. Stift etwas außer Mitte) wird die Schraube auf Höhe des Stiftendes mit hoher Wahrscheinlichkeit brechen. Wieweit die so geschwächte Schraube das Anzugsmoment verkraftet, ist auch fraglich.
Beim Einpressen des Stiftes weitet sich die "Hülse" auf. Genauso ist ein Stauchen der Hülse während des Einpressens wahrscheinlich. Im Ergebnis wird das Gewinde nicht mehr einschraubbar sein.

Zu den zu verwendenden Klebstoffen und der Stabilität empfehle ich, die Klebstoffhersteller anzusprechen. Diese werden dann aber auch Fragen zur Belastung der Schraube stellen, um einen Vorschlag machen zu können.

Grüße Mario

EDIT: zu spät :-(; Ich schließe mich dem Vorschlag an, eine längere Schraube abzudrehen. Was die harte Oberfläche angeht, igus als Hersteller von Kunststoff-Gleitlagern bietet auch Lösungen für weiche Wellen.

[Diese Nachricht wurde von mariopaintner am 02. Mai. 2013 editiert.]

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Zitat "M3 Außengewinde hat einen Kerndurchmesser von 2.39mm. Bohrst Du dort 1,5mm, bleibt in den Gewinderillen im Idealfall eine Restwandstärke von ca. 0,45mm. Wird das Ganze auf Biegung belastet (z.B. Stift etwas außer Mitte) wird die Schraube auf Höhe des Stiftendes mit hoher Wahrscheinlichkeit brechen. Wieweit die so geschwächte Schraube das Anzugsmoment verkraftet, ist auch fraglich."

Richtig!

Ursprünglich hatte ich bereits eine Erstmenge mit Schrauben M2,5x4 hergestellt. Diese wurden auch aufgebohrt auf D=1,5 T=4. Hier kam es in ca. 50% der Fälle zu einem Bruch der Schraube. Der Schraubenkopf brach ab. Anscheinend wurde die Schraube durch das Aufbohren so sehr geschwächt, dass sie durch das Anziehmoment und die Wechselbelastung auf radiale Belastung, dann nach einiger Zeit gebrochen ist.

Aus diesem Grunde habe ich eine Möglichkeit gefunden auf M3x6 umzusteigen um A.) eine größere Wandstärke zu haben (M2,5: 0,25 / M3: 0,45) und um B.) weiter von der Übergangsstelle von Gewinde zu Schraubenkopf entfernt zu sein wenn auf T=4 aufgebohrt wird (M2,5: 0 / M3: 2).

Die Frage ist nur ob Festigkeit 8.8, 10.9 oder 12.9?

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Oliver Wegener
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Zitat:

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Original erstellt von oliverwegener:
... Außerdem muss der Rundlauf/Mittigkeit auch noch passen. ...

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Hallo Oliver,

bei der mechanischen Bearbeitung befürchtest Du eine schlechten Rundlauf. Aber wie sieht das dann bei der Klebemethode aus, bei der ein Spalt zwischen Bohrung und Stift notwendig ist und dadurch bedingt sogar eine ordentliche Schiefstellung des eingeklebten Stiftes ermöglicht wird.

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Gruß
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Hallo Oliver,

Zitat:

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... und um B.) weiter von der Übergangsstelle von Gewinde zu Schraubenkopf entfernt zu sein wenn auf T=4 aufgebohrt wird (M2,5: 0 / M3: 2).

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dein Problem mit der Bohrung in der Schraube bei dynamischer Belastung ist der Bohrungsgrund, nicht der Schraubenkopf. Hier hast Du zum Einen einen Sprung in der Wandstärke (0,5mm Hülse auf Vollmaterial) gepaart mit einer scharfen Kante beim Übergang von Bohrungswandung zu Bohrungsgrund. Diese Paarung erzeugt eine hohe Kerbwirkung und ist ein idealer Killer unter dynamischer Beanspruchung. Letztendlich verlagerst Du das Problem nur um 2mm in den Schraubenschaft. Das Problem an sich ist nicht gelöst. Dabei spielt die Festigkeitsklasse der Schraube nur eine untergeordnete Rolle. Die Schrauben der höheren Festigkeitsklassen vertragen höhere Spannungen, können aber wegen der geringeren Bruchdehnung auf lokale Überlastungen deutlich schlechter mittels plastischer Verformung reagieren (Die Nutzung dieser 'Inteligenz des Materials' halte ich für fragwürdig). Leider muß ich mich hier wiederholen: Ohne Kenntnis der konkreten Konstruktion und der auftretenden Belastungen ist Hilfe nicht wirklich möglich.

Was die Festigkeitsklasse angeht: bei (galvanisch) verzinkten Schrauben ist bei 8.8 Schluß. Auch wenn einige Anbieter höhere Festigkeitsklassen in verzinkter Ausführunng anbieten. Die Stähle der Festigkeitsklassen höher als 8.8 neigen bei der galvanischen Verzinkung zur Wasserstoffversprödung, wodurch die dynamische Belastbarkeit in den Keller geht. (Wenn jemand neuere Erkenntnisse zu diesem Problem hat, dann her damit.)

Gruß Mario

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Hallo Mario,

hm, das hätte ich nicht erwartet. Meine Hoffnung war das Problem durch die Verlagerung und größere Wandstärke zu lösen.

Ich werde nochmals eine Zeichnung der Gesamtkonstruktion anfertigen. Aber in Worten: Die Schraube wird fest in ein Gussteil, in dem ein Gewindeeinsatz M3 eingesetzt ist, eingeschraubt. Der eingepresste/eingeklebte Zylinderstift ragt soweit heraus, dass er in einer 2,5mm breiten Nut endet. In dieser Nut wird das Bauteil eingesetzt, welches auf dem Zylinderstift aufgesteckt wird. Spielpassung: 1,5 H7 und 1,5 h6. Jedenfalls leichtgängig. Das Bauteile wird nun mechanisch über einen Hebel auf der Achse (Zylinderstift) in Bewegung gesetzt. Es findet kein Rundlauf statt sondern nur eine "schnelle" Bewegung um ca. 60 Grad. Danach wird der Hebel entlastet und das Bauteil kann wieder in seine Ausgangsposition zurückschwingen. Das Bauteil ist ca. 3 Gramm schwer. Welche Kraft exakt auf den Zylinderstift bei der Bewegung einwirkt kann ich nicht sagen. Man kann das ja bestimmt berechnen. Ich weiß allerdings nicht wie. Mir liegen aber alle Daten der Bauteile vor (Schwerpunkt, etc.)

Nun, ich habe ein Angebot von einem Schraubenhandel, der 10.9 und 12.9 verzinkt anbietet. 500 Stk. für 29 Euro. Die 8.8er würden nur 9 Euro kosten... Hab noch nicht bestellt. Also die höhere Festigkeit wäre hier dann eher kontraproduktiv weil spröder?

Gruss Olli

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Oliver Wegener
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Hallo Oliver,

im gewerblichen Bereich, wo letzlich auch eine Garantieleistung gefordert ist, ist eine Sonderanfertigung der Schraube (Zapfen andrehen/Rundschleifen/Oberflächenhärten) in meinen Augen die bessere/einzige Wahl.

Aber zur Idee mit der aufgebohrten Schraube:
Unter den gegebenen Umständen halte ich den Einsatz der Festigkeitsklasse 8.8 für günstiger.
Falls Du mit einer Sechskantschraube leben kannst, hätte ich noch folgenden Vorschlag (könnte auch mit Innensechskantschrauben klappen, da die Schlüsselweite bei M3 bei 2,5mm liegt; wäre einen Versuch wert):
- vollständiges Durchbohren der Schraube mit d1,5-1,6. Dadurch wird der Dickensprung in der Wandstärke mit der scharfen Kerbe im Bohrungsgrund vermieden.
- Der Stift wird auf der gesamten Länge der Schraube (inklusive Kopf) verklebt (bei Innensechskant natürlich nur bis zum Grund des Innensechskant). Die auftretenden Biegemomente werden im Wesentlichen vom Stift aufgenommen, die Schraube dient "nur" zur Führung/Lagefixierung des Stiftes. Für die Lasteinleitung vom Stift auf die Schraube steht eine größere Länge/Fläche zur Verfügung, wodurch die auftretenden Kräfte entsprechend reduziert werden.

- Das Moment, mit dem die Schraube angezogen werden kann, ist gegenüber der Ausgangsschraube deutlich reduziert. Um eine Vorstellung von der Belastbarkeit zu erhalten, würde ich ein paar Testschrauben fertigen (je Test 5-10 Stück) und die resultierende Belastbarkeit (Drehmoment beim Einschrauben, Biegung am Stift im eingeschraubten Zustand) ausprobieren. Bei diesen Tests müssen die Schrauben bis zum Versagen belastet werden, um die Größenordnung für die ertragbaren (statischen) Belastungen abschätzen zu können. Die Belastungen im Einsatzfall müssen natürlich entsprechend geringer ausfallen (1/10 bis 1/5; vielleicht 1/3). Für das Einschrauben und die Einschraubtests einen Drehmomentenschlüssel verwenden, um reproduzierbare Ergebnisse zu erhalten. Für die Biegebelastung sollten 'gefühlsmäßige' Tests ausreichend sein (vieleicht bricht ja auch zuerst der Stift oder das Gehäuse versagt ;-)).

Ich hatte auch die Wasserstoffversprödung bei höherfesten Stählen ins Spiel gebracht. Nach einer (nicht erschöpfenden) Recherche hat sich abgezeichnet, das bei entsprechendem Wissen seitens des Fertigers dieser Effekt vermieden oder zumindest stark reduziert werden kann. Letztendlich muß man dem Fertiger vertrauen (oder ist ihm halt ausgeliefert).

Gruß Mario

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Hallo Mario,
natürlich wäre es das beste das Bauteil komplett aus einem Werkstück zu fertigen aber der Aufwand/Preis wird sicherlich nicht realisierbar sein (für den Hobbybereich). Ich hatte wegen diverser anderer Bauteile schon einmal den Markt sondiert aber zu 90% kann man Feinwerkbetriebe als  Privatperson nicht bezahlen. Teilweise habe ich glücklicherweise Privatleute gefunden, die eine kleine Werkstatt haben und zu fairen Preisen fertigen. Allerdings sind dort Dinge wie Rundschleifen oder Härten wieder nicht möglich... Wäre alles wohl zu kompliziert.

Jedenfalls finde ich die Idee mit dem komplett aufbohren nicht schlecht! Ich muss ja eh mit 1,0 durchbohren wegen der Entlüftung und dann kann ich auch gleich 1,5 nehmen. Muss mir dann nur längere Zylinderstifte besorgen!

Als Fügemittel habe ich mir schon Loctite 603 besorgt. Alternativ wollte ich noch 640 probieren oder macht das keinen Sinn?

Einen Drehmomentschlüssel mit Digitalanzeige habe ich bereits.

Dann bald testen 

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Oliver Wegener
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Zitat:

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Original erstellt von oliverwegener:

Als Fügemittel habe ich mir schon Loctite 603 besorgt. Alternativ wollte ich noch 640 probieren oder macht das keinen Sinn?

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Hallo Oliver,
den 640er nur wenn du Zeit hast. Ich nehm für ähnliche Fälle immer den 638er
http://www.henkel.de/industrielle-anwendungen/produktsuche-4248.htm?nodeid=8797714153473
Von der Festigkeit her ein Teufelszeug und verträgt im Notfall auch etwas größere Spalte.
Aber wenn du den 603 schon liegen hast einfach nehmen.

Ford P.

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Es gibt eine Theorie, die besagt, wenn jemals irgendwer genau rausfindet, wozu Pro/E da ist und warum es da ist, dann verschwindet es auf der Stelle und wird durch etwas noch Bizarreres und Unbegreiflicheres ersetzt.
Es gibt eine andere Theorie, nach der das schon passiert ist.

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Hallo zusammen,
ich kann nunmehr folgenden Zwischenstand berichten:
Mittlerweile habe ich etliche Bauteile nach folgendem Prinzip hergestellt:
1. Kaufteil DIN 912, Zylinderkopfschraube mit Innensechskant, M3 x 6, Festigkeit 10.9, Stahl verzinkt
-> Aufgebohrt (Durchgangsbohrung) auf 1,48mm (Spezial-Microbohrer)
2. Kaufteil DIN 6325, Zylinderstift, Ø 1,5 h6 x 16, Stahl gehärtet
-> Eingepresst / eingeklebt mit Loctite 648 in aufgebohrte Schraube s.o., so dass der Zylinderstift am Schraubenkopf plan abschliesst

Alle Bauteile natürlich vorher gesäubert/entfettet sowie Bohrung entgratet.

Bis jetzt kann ich nur von positive Erfahrungen berichten! Die Press-/Klebeverbindung halt bombenfest!

Einziger Wermutstropfen: Fertigung ist recht aufwendig... Das Aufbohren nimmt viel Zeit in Anspruch, da man vorsichtig/langsam bohren muss. Außerdem ist das Werkzeug ziemlich teuer... So ein Bohrer kostet um die 15€ und ewig halt er nicht... Ich habe dazu eine Aufnahmebuchse für die Drehmaschine angefertigt um die Schraube gut spannen zu können.

Fazit: Danke für alle Tipps! Es hat mir sehr geholfen und es ist ein Ergebnis dabei herausgekommen! 

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Oliver Wegener
Mail: olliwegener@gmx.de
Beruf: Fertigungs- und Projektsteuerer
Ausbildung: Geprüfter Technischer Fachwirt (IHK), Industriemechaniker (Fachrichtung Geräte- und Feinwerktechnik)

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