Sechskant-Flanschschrauben werden häufig in Automobilbaugruppen eingesetzt. Ihr integrierter Flansch unter dem Schraubenkopf vergrößert die Kontaktfläche mit den Gegenstücken und macht den Einsatz separater Unterlegscheiben an bestimmten Verbindungen überflüssig. Diese Schrauben sind mit Steckschlüsselwerkzeugen und automatischen Anzugsgeräten kompatibel. Im Vergleich zu Standard-Sechskantschrauben ermöglichen sie einen höheren Montagedurchsatz, reduzieren die Anzahl der Teile und stabilisieren die Spannungsverteilung über die Verbindungsschnittstellen.
Schrauben mit Flansch und Sechskantkopf werden nicht häufig verwendet, da sie eine dauerhafte Lockerungsschutzwirkung bieten. Dieses Befestigungsdesign vereint mechanische Festigkeit, Montageeffizienz, Tragfähigkeit, Lockerungsschutz und Kompatibilität mit der Massenproduktion. Leistungsklasse, Flanschform und Oberflächenbeschaffenheit müssen je nach Belastung, Vibration, Temperatur, Korrosionsbedingungen und technischen Anforderungen der einzelnen Anwendungen ausgewählt werden.
Eigenschaften der Sechskantschraube mit Flansch für die Automobilindustrie
| Struktur-/Leistungsmerkmal | Funktion in der Automobilmontage | Anwendungshinweise |
|---|---|---|
| Integrierter Flansch unter dem Schraubenkopf | Vergrößert die Auflagefläche und verteilt den Anpressdruck | Nicht bei allen Verbindungsarten kann auf Unterlegscheiben verzichtet werden |
| Externer Sechskantantrieb | Funktioniert mit Steckschlüsselwerkzeugen und automatisierten Anzugsgeräten | Auf ausreichenden Einbaufreiraum und Steckdosenzugänglichkeit ist zu achten |
| Teileintegration auf höchstem Niveau | Reduziert den Einsatz einzelner Unterlegscheiben und verringert das Risiko weggelassener Komponenten | Für spezielle Dicht- oder Isolierfugen ist weiterhin zusätzliches Material erforderlich |
| Option mit Zahnflansch | Erhöht die Kontaktreibung und verbessert die Anti-Lockerungsleistung unter ausgewählten Betriebsbedingungen | Kann Lack, Beschichtung und Werkstücke mit weicher Textur beschädigen |
| Erhältlich in den Festigkeitsklassen 8.8, 10.9 und weiteren | Erfüllt die Belastungsanforderungen für verschiedene Automobilgelenke | Für ausgewählte Festigkeitsklassen ist der Nachweis der mechanischen Eigenschaften obligatorisch |
| Mehrere Optionen zur Oberflächenbehandlung | Bietet Korrosionsschutz für Fahrwerks-, Karosserie- und Antriebsstrangkomponenten | Reibungskoeffizient und Wasserstoffversprödungsrisiko müssen gleichzeitig gemanagt werden |
Warum Sechskant-Flanschschrauben für Automobilstrukturen geeignet sind
Bei Automobilverbindungen werden häufig gestanzte Bleche, Gussteile, Halterungen und dünnwandige Komponenten verwendet. Standardschraubenköpfe bieten eine begrenzte Auflagefläche. Eine hohe Vorspannung kann zu lokalen Einkerbungen, Beschichtungsschäden oder plastischer Verformung auf den Passflächen führen.
Der Flanschkopf einer mit Flansch- ausgestatteten Sechskantschraube erweitert den Lagerbereich unterhalb des Schraubenkopfes. Es reduziert den lokalen Anpressdruck und überträgt die Spannkraft gleichmäßiger auf die Werkstückoberflächen. Diese Eigenschaft gilt für Karosseriehalterungen, Sitzbaugruppen, Antriebsstrangzubehör und ausgewählte Fahrwerksverbindungen.
Eine Flanschfläche ist kein universeller Ersatz für Unterlegscheiben. Für Verbindungen mit großem Werkstückbohrungsdurchmesser, weichem Untergrundmaterial oder Anforderungen an Isolierung, Abdichtung, Nivellierung und Beschichtungsschutz sind weiterhin spezielle Unterlegscheiben oder Hilfskonstruktionen erforderlich.
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Wie Bolzen mit Flansch und Sechskantkopf die Montageeffizienz verbessern
Automobilproduktionslinien stellen strenge Anforderungen an Zykluszeit, Fehlersicherheit und Anzugskonsistenz. Sechskant-Flanschkopf-Maschinenschrauben können mit pneumatischen Werkzeugen, elektrischen Spannspindeln oder Robotersystemen installiert werden.
Sofern es die Konstruktion zulässt, bietet das Entfernen einzelner Unterlegscheiben die folgenden Vorteile:
- Reduzierte Komponentenanzahl für jede Befestigungsverbindung
- Geringere Wahrscheinlichkeit fehlender, falsch sitzender oder vertauschter Unterlegscheiben
- Weniger Aufwand für Bauteilzuführung und Stationsverwaltung
- Verbesserte Kompatibilität mit automatischer Zuführung und Robotergreifung
- Kürzere Montagezeit pro Verbindungspunkt
- Geringeres Risiko, dass lose Fremdteile in Fahrzeugkarosserien oder -geräte fallen
Diese Vorteile sind bei der Montage kleiner Stückzahlen marginal. Effizienz- und Qualitätssteigerungen werden bei Produktionslinien mit einer großen Anzahl von Verbindungspunkten erheblich.
Kann eine Sechskantschraube mit Unterlegscheibe einem vibrationsbedingten Lösen widerstehen
Eine Flanschfläche optimiert die Lagerbedingungen. Standard-Sechskantschrauben mit Unterlegscheiben können das Lösen nicht allein durch die vergrößerte Kontaktfläche verhindern.
Fahrzeuge sind während des Betriebs Straßenstößen, Querlasten, Motorvibrationen und Temperaturwechseln ausgesetzt. Schraubverbindungen können sich bei relativem Schnittstellenschlupf, unzureichender Vorspannung oder Verformung der Werkstückeinbettung dennoch lösen.
Zahnflanschschrauben erhöhen die Grenzflächenreibung durch Zahnprofile an der Flanschunterseite, bringen jedoch entsprechende Nebenwirkungen mit sich:
- Kratzer auf Werkstückoberflächen und Korrosionsschutzbeschichtungen
- Verschobener Reibungskoeffizient an der Auflagefläche des Schraubenkopfes
- Veränderte Korrelation zwischen Drehmoment und Vorspannung
- Unverträglichkeit mit ausgewählten Aluminiumlegierungen, Kunststoffen und dekorativen Oberflächen
- Verminderte Anti-Lockerungsleistung nach wiederholter Demontage und erneutem Zusammenbau
Die Antilockerungsleistung von Gelenken beruht auf der kombinierten Kontrolle von Vorspannung, Gelenksteifigkeit, Reibungskoeffizient, Gleitverhalten an der Schnittstelle und Montageprozess. Es reicht nicht aus, sich nur auf Flanschzähne zu verlassen.
Kompatibilität von mit Unterlegscheiben- ausgestatteten Sechskantschrauben mit automatisierten Anzugsprozessen
Außensechskantköpfe schaffen große Kontaktzonen für Steckschlüsselwerkzeuge. Hohe Anzugsdrehmomente können zuverlässig übertragen und automatische Anzugsspindeln komfortabel angeordnet werden. Die stabile Kopfgeometrie unterstützt eine genaue Werkzeugpositionierung und reduziert Produktionsunterbrechungen durch beschädigte Kreuzschlitz- oder Innensechskantantriebe.
Schraubgeräte können folgende Prozessdaten protokollieren:
- Anzugsdrehmoment
- Drehwinkel
- Anzugsdauer
- Drehmomentvariationskurve
- Stations- und Werkstückidentifikationsdaten
- Ergebnisse der Pass-Fail-Bewertung
Eine stabile Vorspannungsleistung hängt nicht nur von der Antriebsgeometrie ab. Gewindeschmierung, Oberflächenbeschichtung, Rauheit der Flanschfläche und Reibungskoeffizient beeinflussen alle das Umwandlungsverhältnis von Eingangsdrehmoment zu Klemmkraft.
Begründung für mehrere Festigkeitsklassen bei Sechskantschrauben mit Unterlegscheiben
Die Belastungsgröße variiert stark je nach Fahrzeugposition, sodass eine einzige Festigkeitsklasse nicht alle Anwendungen abdecken kann.
Für allgemeine Halterungen, Außenplatten und unkritische Zubehörverbindungen müssen geeignete Qualitäten angegeben werden. Für Fahrwerk, Federung, Antriebsstrang und Hochlastverbindungen können Festigkeitsklassen 8,8 oder 10,9 erforderlich sein.
Eine höhere Festigkeitsklasse bedeutet nicht gleichbedeutend mit einer besseren Leistung für jede Verbindung. Eine zu hohe Festigkeit erhöht die Anfälligkeit für Wasserstoffversprödung, erhöht die Komplexität der Montagesteuerung und die Materialkosten. Es kann auch zu einer Verlagerung der Fehlerursachen auf Muttern, Aluminiumgehäuse oder dünnwandige Gewindeelemente führen. Der Festigkeitsgrad wird auf der Grundlage der Arbeitslast, der Vorspannung, der Ermüdungsanforderungen und des Sicherheitsfaktors definiert.
Gängige Oberflächenbehandlungen für Sechskantschrauben mit Unterlegscheibe
Zu den verfügbaren Oberflächenbehandlungen gehören Elektroverzinkung, Zink-Nickel-Beschichtung, Zink-Aluminium-Lamellenbeschichtungen und andere zugelassene Korrosionsschutzsysteme. Bei der Auswahl der Oberflächenbehandlung müssen mehrere Faktoren berücksichtigt werden:
- Servicebelastung durch Wasser, Sedimente und Tausalz
- Betriebstemperatur im Motorraum oder anderen Hochtemperaturzonen
- Bei Verbindung mit Aluminium und anderen Metallen besteht die Gefahr galvanischer Korrosion
- In den Projektspezifikationen definierte Korrosionstestanforderungen
- Beschichtungsbedingte Dimensionsauswirkungen auf den Gewindesitz
- Toleranzbereich des Reibungskoeffizienten
- Gefahr der Wasserstoffversprödung bei hochfesten Verbindungselementen
Die Dauer des Salzsprühtests allein kann nicht die Gesamtqualität von Sechskantschrauben mit Unterlegscheibe aussagen. Beschichtungen mit gleichwertiger Korrosionsbeständigkeit können bei unterschiedlichen Reibungskoeffizienten bei gleichem Anzugsdrehmoment unterschiedliche Vorspannungswerte erzeugen.
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