Neue fließlochformende Schraube zum Erweitern der Anwendungsgrenzen

Die Automobilindustrie setzt auf Gewichtsreduzierung. Zunehmend werden dünnere und höherfestere Stähle oder Aluminium eingesetzt und der Mischbau nimmt zu. Vor diesem Hintergrund müssen neue Verbindungselemente eine verlässliche Fügestelle gewährleisten.

Gegenüber der herkömmlichen Flowform änderten die Entwickler von Arnold bei der Flowform Plus die Abmessungen von 5 mm Durchmesser auf nun 4 mm Durchmesser. Zudem wurde die Geometrie der Fließlochformspitze optimiert und das Wärmebehandlungsverfahren angepasst, sodass die Performance annähern gleichbleibend ist. Bild: Arnold Umformtechnik

Text: Annedore Bose-Munde
Mit der Flowform Plus einer Weiterentwicklung der eingeführten fließloch- und gewindeformenden Schraube Flowform  reagiert die Arnold Umformtechnik GmbH & Co. KG auf die gewachsenen Kundenanforderungen. Die Anwendungsgrenze für das Fügen von Blechen mit einer Dicke von 1,5 mm lag im Stahlbereich bei der herkömmlichen Flowform bei maximal 600 MPa, mit der Flowform Plus liegt sie nun bei 1.000 MPa.
Gegenüber der herkömmlichen Flowform änderten die Entwickler von Arnold bei der Flowform Plus die Abmessungen von 5 mm Durchmesser auf nun 4 mm Durchmesser. In Abhängigkeit von Kopf und Länge wiegt die herkömmliche Flowform 5,0 etwa 4,0 Gramm, die neue Flowform Plus 4,0 etwa 3,0 Gramm. Das bedeutet eine Gewichtseinsparung von 25 Prozent. Zudem wurde die Geometrie der Fließlochformspitze optimiert und das Wärmebehandlungsverfahren angepasst, so dass eine vergleichbar gute Performance entsteht.

Vielfältige Einsparungen für klassische Anwendungsfälle
Grundsätzlich ist die Flowform Plus für höherfeste Stahlbleche und dickere Blechkombinationen konzipiert. Durch den Einsatz von Aluminium-Bauteilen können auch dickere Fügekombinationen mit mehreren Lagen entstehen. Das hat in der Vergangenheit in Bezug auf dreilagige Verbindungen dazu geführt, dass die Deck- und Mittellagen vorgelocht wurden. Durch den Einsatz der Flowform Plus können laut Arnold Umformtechnik nun in Abhängigkeit von Fügewerkstoff dickere Materialkombinationen bis zu 7,5 mm ohne Vorloch gefügt werden.

Begründet ist dies in der geringeren Materialverdrängung durch die Durchmesserreduzierung. Dadurch entstehen eine kleinere Spaltbildung zwischen den Blechen und durch die kleinere Abmessung weniger Reibung. Somit fällt das Furchmoment geringer aus als bei der herkömmlichen Flowform 5. Da hier generell das Niveau des Drehmomentes geringer ausfällt, kann die Verbindung auch mit einem niedrigeren Anzugsdrehmoment angezogen werden. Die Verbindungsfestigkeit ist laut Arnold Umformtechnik etwas schlechter als bei Flowform 5, jedoch gut genug für die Anwendung.

Durch den kleineren Kopfdurchmesser der Flowform Plus könne zudem bereits die konstruktive Auslegung der Baugruppe beim Kunden angepasst werden, heißt es weiter. Das bedeutet: Flansche können beispielsweise schmaler und damit gewichtsoptimierter gestaltet werden.

Durch die geringere Materialverdrängung bei der Schraube sind in einer vergleichbaren Materialkombination im Vergleich zur herkömmlichen Flowform zudem weniger Axialkräfte erforderlich. Die Prozessbelastung kann damit reduziert werden. Dadurch kann der Roboter gegebenenfalls kleiner dimensioniert werden. Bei gleichbleibendem Roboter kommt es zu einer geringeren Belastung der Schraube während des Fügens.
Ein weiterer Vorteil ist, dass Anwender die bestehenden Anlagen für die Verschraubung weiterhin einsetzen können. Es sind keine größeren Umbauten erforderlich.

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