Gewinde schneiden in Alu, ein heikles Thema?

[forgoden]

Ist zwar schon ein älteres Thema, aber das mit den Gewindeformern in Alu hat was für sich. Bei uns in der Firma werden die Gwinde in die Ventilkörper auch geformt, wo dann danach der Reifendrucksensor festgeschraubt wird.

Da werden die Gewindegänge regelrecht verdichtet, und dadurch stabiler. Das Pendant dazu wären dann gerollte Aussengewinde, kann man aber mit Hausmitteln eher nicht machen, sondern wird bei der industriellen Schraubenfertigung so angewendet.

Ein geschnittenes Gewinde ist immer eine Verletzung der Struktur, ein geformtes oder gerolltes Gewinde ist eine Verdichtung der Struktur.

Noch so nebenbei: Eine Schraube, die etwas halten sollte sollte immer mindestens 1 1/2 soweit in ein Gewinde hereingeschraubt sein, wie der Gewindedurchmesser ist, also bei M4 mindestens 6 mm, was dann aber bei einem 2-mm-Alublech eher nicht klappt. Es geht dabei aber um belastbare Verbindungen, nicht um Platinenbefestigungen.

hm, lustigerweise habe ich 2 Tage vor deinem Beitrag einen Kurs bei Metallbearbeitung mit Gewinden teilgenommen. Was mir jetzt gerade einfällt: hängt das nicht auch von Werkstoffen des Alus ab? Es gibt ja verschiedene Zusammensetzung von Alu. Die einen sind spröder die anderen weicher.
Wie funktioniert denn die industrielle Schraubenfertigung? Wird er einfach stark zusammengequetscht oder mit Kraft in ein Außengewinde gedreht?

[Geistesblitz]

Guckstu hier:


Denk aber auch mal, dass das materialabhängig ist, während einige Materialien sich beim Pressen verdichten, bröckeln andere wohl nur auseinander oder das Material reißt an den spitzen Gewindegängen (Kerbwirkung), was die Struktur eher schwächt. Bei Aluguss beispielsweise würde ich wohl doch das Schneiden bevorzugen.

[Thommi]

Bei der industriellen Schraubenfertigung werden die Rohlinge aus einem Draht in 2...3 Matritzen geschlagen, dass man erst mal Schrauben ohne Gewinde hat.

Diese Rohlinge kommen dann in eine andere Maschine, welche das Gewinde dann mit zwei ggü-liegenden Walzen mit der Gewindeform aufrollen. Das Gewinde wird dabei quasi spänefrei auf den Durchmesser gewalzt.



Das mit der Sprödigkeit ist bei den RohS-konformen Alulegierungen wirklich ein Problem.

Früher hatten die Legierungen noch einen gewissen Bleianteil, heute wird da meines Wissens Wismut dazugemischt. Zumindest habe ich in der Formel eines Aluwerkstoffes bei uns Bi (Bismutum, Wismut) mal gesehen.

Edit: Habe mir wohl zu viel Zeit genommen mit meinem Text, Geistesblitz war schneller

[i_make_it]

In Kalt umformbare Werkstoffe, sei es ein Eisenwerkstoff oder NE, kann per Gewindeformen ein Gewinde hergestellt werden. In Gußlegierungen nur in Ausnahmefällen.
Bsp.: Cf53 wie er Radseitig für sogenannte Kurzzapfen Gleichlauf Festgelenke an Autos verwendet wird. (Die Haben keine Radmutter sonderen Eine Radschraube.
An sonsten Alu Guß kann sogar brechen, wenn man nur versucht einen Gehäusedeckel ohne formschlüssiges Druckstück wieder in ein Gehäuse zu drücken wo er vorher schon mal drin war. Alle "Knetlegierungen" z.B. für Alu Strangpressprofile sind geeigent. Da die Knetlegierungen zum "Schmieren" (Kaltverschweißung mit Stahl und untereinander) neigen, ist die entsprechende Schmierung elementar wichtig. Sonst hat man ganz schnell ein mit dem Werkstück pressverschweißtes Werkzeug. Innengewinde ist da wegen der Werkstück Rückfederung und dem Umschließen des Werkzeuges viel empfindlicher als Außengewinde Rollen, das mit zwei gegenläufigen tangential bewegten Profilwerkzeugen hergestellt wird.
Übrigens werden auch die Außenkerbverzahnungen an Kardanwellen, Achszapfen und den Halbwellen die das Differential gelenk mit dem Achszapfen verbindet gerollt. Da es sich um eine Spanlose umformung ähnlich des Gesenkschmieden handelt, kommt es zu einer Kaltverfestigung des Stahls, was die Streckgrenze erhöht. (genauso wie bei Kaltgewalzten Stahlprofilen) Siehe dazu die Diskussionen um das Erweichen der Trägerkonstruktion durch das Feuer beim Zusammensturz der Wolrd Trade Center Türme, ohne das der Stahl auf Glühtemperatur erwärmt wurde)

Bei Aluminium ist das nicht so stark ausgeprägt, aber auch vorhanden. Hier bemerkt man das am ehesten bei Pendelbiegeversuchen von Flachprofilen, wenn am neinmal quer zur Ziehrichtung uns einmal Längs zur Ziehrichtung den selben Querschnitt biegt und die Anzahl der Lastwechsel bis zum Bruch beobachtet. Das Verhalten ist mit einem Holzbrett nachvolziehbar. (Nur das sich dieses viel spröder verhällt)

[forgoden]

Bei der industriellen Schraubenfertigung werden die Rohlinge aus einem Draht in 2...3 Matritzen geschlagen, dass man erst mal Schrauben ohne Gewinde hat.

Diese Rohlinge kommen dann in eine andere Maschine, welche das Gewinde dann mit zwei ggü-liegenden Walzen mit der Gewindeform aufrollen. Das Gewinde wird dabei quasi spänefrei auf den Durchmesser gewalzt.



Das mit der Sprödigkeit ist bei den RohS-konformen Alulegierungen wirklich ein Problem.

Früher hatten die Legierungen noch einen gewissen Bleianteil, heute wird da meines Wissens Wismut dazugemischt. Zumindest habe ich in der Formel eines Aluwerkstoffes bei uns Bi (Bismutum, Wismut) mal gesehen.

Edit: Habe mir wohl zu viel Zeit genommen mit meinem Text, Geistesblitz war schneller

Okay, kannte ich noch nicht. Sieht aber einfach aus. Ich könnte mir vorstellen dass man sowas mit Handkurbel, Übersetzung und Eisenblocks mit Gewinde als Hausmittel verwenden kann. Gibt es sowas nicht?

[Thommi]

Mir ist sowas als Hausmittel nicht bekannt. Ich nutze auch nur Gewindebohrer und Schneideisen, zweiteres, z. B. wenn ich ein Aussengewinde bis zum Schraubenkopf brauche, und nur Schrauben habe, die ein Teilgewinde haben.

Alles andere rechnet sich nur bei Massenfertigung, zumal du für jedes Gewinde extra Gewinderollen oder -Platten brauchst.

Darüberhinaus bedarf es mehrerer Umrüstausschussteile, bis du den Durchmesser genau triffst.

[i_make_it]

Mir ist sowas als Hausmittel nicht bekannt.

Auch Gewindebohrer und Schneideisen sind jetzt nicht wirklich "Hausmittel" die jeder so rumliegen hat.

Alles andere rechnet sich nur bei Massenfertigung, zumal du für jedes Gewinde extra Gewinderollen oder -Platten brauchst.

Bei Innengewinde braucht man genauso wie beim Schneiden für jedes Gewinde einen Former (wie bei Muttergewindebohrern) da keine Späne anfallen, braucht man keine extra Sacklochgewindebohrer. Das Formen von Hand ist schwieriger als das Schneiden, aber man kann tatsächlich einen Anschmitt mit einem Vorschneider machen und dann den rest formen. Besser geht es natürlich mit einer Ständer-Tischbohrmachine und einem Gewindeschneidvorsatz mit Wendegetriebe (Bei Sacklöchern mit Tiefenanschlag für die Drehrichtungsumkehr) Beim Außengewinde gibt es zwei Herstellungsarten, mit Backen und mit Rollen. Für die Serienproduktion gibt es da extra Maschinen. Für die Einzelfertigung muß man ein Drehbank oder eine Ständerbohrmaschine mit genug Hub haben. Als Werkzeug kommt ein Rollkopf zum Einasatz und je nach Gewindetyp (Metrisch-60°, Withworth 55°, Trapetz°) braucht man pro Steigung einen Rollensatz. man kann also mit einem Rollensatz das Regelgewinde und alle Feingewinde der selben Steigung herstellen (Solange der Durchmesser durch den Durchlass im Rollenkopf passt) Das ist natürlich nur was für jemanden der Bedarf für hochfeste (8.8 und höher) Gewinde hat und das in den Mengen, das sich die Anschaffung gegenüber Lohnfertigung (also Zeichnung an eine Firma geben und herstellen lassen) auch lohnt.

Darüberhinaus bedarf es mehrerer Umrüstausschussteile, bis du den Durchmesser genau triffst.

Ok dann brauchst Du wohl auch 10 Versuche um ein Gewinde zu schneiden bzw. den richtigen Kernloch- oder Außendurchmesser herzustellen. Es gibt Messmittel und Einstelltabellen, Man kann also Bohrungsdurchmesser und Aussendurchmesser auch beim ersten mal exakt aufs µ herstellen. So wie es für Innen- und Außengewinde zum Schneiden Tabellen mit Kernloch- und Außendurchmessern gibt, gibt es das auch fürs Gewindeformen. Wer nicht in der Lage ist eine Tabelle zu lesen und den richtigen Bohrer auszuwählen oder auf der Drehbank den Außendurchmesser für ein Gewinde richtig einzustellen, sollte generell die Finger davon lassen.
Bei metrischen Regelgewinde, bekommt man halt die passenden Bohrer auch vereinzelt in Baumärkten (eigene Erfahrung: nicht immer und nicht in jedem Baumarkt) Da muß man für die "Dreischneider" die es auf 0,01mm genau gibt schon zu einem Werkzeughändler gehen.

Gewindeformen ist ein Verfahren, das man auch in der Einzelfertigung anwenden kann, das sich aber nur rechnet, wenn man die entsprechenden Gewindegüten benötigt oder sich im laufe der Zeit durch die Anzah der hergestellten Gewinde die Anschaffungskosten amortisiert.
Für den "Heimwerker" der 08/15 Anforderungen hat, und nur alle paar Monate ein Gewinde herstellt, ist es mit Sicherheit uninteressant.

[Thommi]

Um ein Gewinde mit einem Gewindebohrer oder Aussengewindeschneider zu schneiden, welchen man als Satz im Baumarkt bekommt, habe ich kein Problem, eben Kernloch-oder Aussendurchmesser.

Aber bei Wagner- oder Fariongewindeschneidköpfen kann man zwar die Strehlerbacken auf das µ einstellen, die werden jedoch von Hand geschliffen, wenn sie mal ansetzen und das Gewinde zuschmieren.

Da dann auch noch die Strehlerbackenhalteungen verschleissen, muss man eben nachstellen. Man kann es natürlich mit einer Flankenbügelmessschraube machen, bei uns wird das aber nur in einem Fall bei einem Artikel praktiziert. Die Skalen beim Wagnerschneidkopf sind eher schwebend, bei Farionköpfen gibt es keine Skala, rchtsrum an der Stellschraube ist enger und andersrum.

Bei unseren Gewinderollköpfen gibt es keine Skala, da kann man auch nur zustellen, und messen, daher eben die Ausschussteile beim umrüsten. Da sind aber dann 10 Stück bei 30.000 Stück pro Schicht irrelevant.

Die Zehn Teile sind der worst case, normalerweise reichen 2...3 Versuche, bis die Gewinde lehrenmässig sind.

Was noch krass ist: Ich muss die Gewindebohrer auf Arbeit noch abstumpfen, wenn sie neu sind (Zweischneidig, und der schneidet in einer Sekunde ein mehr als 10 mm langes 5V1 Gewinde in Messing). Original passt sonst Die Ausschusslehre in das Gewinde.

es geht in meinem Fall um Metallkörper für Reifenventile. Alu und Messing, ab und an auch Automatendrehstahl

[i_make_it]

Bei unseren Gewinderollköpfen gibt es keine Skala, da kann man auch nur zustellen, und messen, daher eben die Ausschussteile beim umrüsten. Da sind aber dann 10 Stück bei 30.000 Stück pro Schicht irrelevant.

Die Zehn Teile sind der worst case, normalerweise reichen 2...3 Versuche, bis die Gewinde lehrenmässig sind.

Das gibt es im Werkzeugbau halt nicht. Da hat man ständig Kleinmengen und Einzelteile, Da kann man es sich nicht leisten bei einem Teil 2 Ausschußteile zu produzieren. Da gilt nicht Versuch und Irtum bis es passt sondern Einstellen, Messen, Nachstellen, Messen, Herstellen, nächster Auftrag.

Was noch krass ist: Ich muss die Gewindebohrer auf Arbeit noch abstumpfen, wenn sie neu sind (Zweischneidig, und der schneidet in einer Sekunde ein mehr als 10 mm langes 5V1 Gewinde in Messing). Original passt sonst Die Ausschusslehre in das Gewinde.

Hört sich sehr nach Anfängerfehler an. Zweischneider sagt mir schon mal das es sich um einen Automaten Gewindebohrer mit vergrößerten Spannuten handelt, deshalb auch die entsprechende Vorschubsleistung. Das er in Messing zu groß schneidet sagt mir das er für ein stärker rückfedernden Werkstoff gedacht ist. Würde mich nicht wundern wenn der für dünnwandiges Alu hergestellt ist. Da kommen durchaus mal über 3% Rückfederung vor. Entsprechend muß das Werkzeug Übermaß schneiden, damit das Gewindeloch hinterher in der Tolleranz liegt. Bei MS53 o.Ä. würde ich einen Gewindebohrer für Stahl nehmen, da ist die Rückfederung ähnlich. Bei Hoch legiertem Werkzeugstahl der gehärtet werden soll, kann man wiederum Gewindebohrer mit Übermaß nehmen, da beim Härten die Löcher zusammenfallen. Das spart später das nervige und zeitaufwändige schleifen. (Bis M6 macht das echt keinen Spaß mit Schleifpaste und umgeschliffenen Gewindebohrern jedes Gewinde x mal durchzujuckeln bis Schrauben und Lehrdorn sauber rein gehen)

es geht in meinem Fall um Metallkörper für Reifenventile. Alu und Messing, ab und an auch Automatendrehstahl

Automatenstahl würde ich schon mal nicht Gewindeformen, der enthält Schwefel für die Kurzspanigkeit und ist somit nur für Teile minderer Festigkeit. Bei Schrauben ist Automatenstahl nach ISO898 nur bis Festigkeitsklasse 6.8 zugelassen wenn er höchstens 0,34%S hat darüber nicht mehr.
Da Schwefel als Stahlschädling die Rotbrüchigkeit fördert, ist der Stahl für Kaltumformung denkbar ungeignet und neigt zu Kerbrissen.
Für Alu (Knetlegierung) und Messing gelten durch die Rückfederung des Werkstoffs schon mal unterschiedliche Einstellungen um identische Ergebnisse zu erhalten. Da sich verschiedene Werkstoffe unterschiedlich verhalten, muß man halt immer wenn man einen neuen Werkstoff ins Sortiment aufnimmt erst mal Versuche durchführen um Korekturwerte zu ermitteln. Je nach dem wie viel Werkzeuge man pro Monat ordert, kann man das aber durchaus zusammen mit seinem Werkzeugberater machen. Gühring war da immer sehr Kompetent.

[Peter(TOO)]

Hallo,

hm, lustigerweise habe ich 2 Tage vor deinem Beitrag einen Kurs bei Metallbearbeitung mit Gewinden teilgenommen. Was mir jetzt gerade einfällt: hängt das nicht auch von Werkstoffen des Alus ab? Es gibt ja verschiedene Zusammensetzung von Alu. Die einen sind spröder die anderen weicher.

So grob kann man Alu entweder gut biegen (z.B. Peraluman), dann ist das mit den Gewinden so eine Sache, da geht dann nur drücken so halbwegs.
Oder man hat z.B. Anticorodal, dieses bricht beim kalt biegen aber man kann ganz normal Gewinde schneiden.

Wie funktioniert denn die industrielle Schraubenfertigung? Wird er einfach stark zusammengequetscht oder mit Kraft in ein Außengewinde gedreht?

Für normale Schrauben wird das Gewinde geschnitten.

Bei hochfesten Schrauben wird das Gewinde gerollt.
Hier:
https://www.youtube.com/watch?v=NvRcJoTEwa4

Geht natürlich auch mit CNC:
https://www.youtube.com/watch?v=nPUOa_iDsgM

MfG Peter(TOO)