Fragen um die Gewindetechnik

Spindeln werden in folgenden Werkstoffen gefertigt

Für die Fertigung unserer Gewindespindeln verwenden wir nahezu alle am Markt verfügbaren Werkstoffe, wie zum Beispiel Automatenstähle, Vergütungsstähle, warmfeste, kaltzähe und hochwarmfeste Stähle, rost- und säurebeständige Stähle, hitzebeständige Nickellegierungen, nichtmagnetisierbare Stähle, Duplex- und Super-Duplex Stähle, Aluminium, Messing, Kupfer, Titan und Titanlegierungen und sogar Kunststoffe.

Werkstoffe für Bewegungsgewinde
11SMn30 – 1.0715
C15 – 1.0401 bzw. 1.1141
C35 – 1.0501
C45 – 1.0403 bzw. 1.0503
42CrMo4 – 1.7227
V2A – z.B. 1.4301, 1.4021, 1.4104, 1.4057
V4A – z.B. 1.4401, 1.4404
V5A – 1.4571
Titan
Aluminium – EN 6082
Messing – Ms58, Ms60
Sonderwerkstoffe – Titan, Inconel

Werkstoffe für Befestigungsgewinde
11SMn30 – 1.0715
St37/S235 – 1.0037
St 50-2 – 1.0050
S355 – 1.0045
41Cr4 – 1.73035
30CrNiMo8 – 1.6580
34CrNiMo6 – 1.6582
42CrMo4 – 1.7227
24CrMo5 – 1.7258
21CrMoV5-7 – / 1.7709
40CrMoV4-7 – 1.7711
X22CrMoV12-1 – 1.4923
X19CrMoVNbN11-1 – 1.4913
NiCr20TiAl – 2.4952
V1A – 1.4305
V2A – z.B. 1.4301, 1.4021, 1.4104, 1.4057
V4A – z.B. 1.4401, 1.4404
V5A – 1.4571
Titan
Aluminium – EN 6082
Messing – Ms58, Ms60
Sonderwerkstoffe – Titan, Inconel

Durch das Gewindeschleifen können auch Werkstoffe mit Festigkeiten höher 12.9 verarbeitet werden.

Muttern werden in folgenden Werkstoffen gefertigt

Für die Fertigung unserer Gewindemuttern verwenden wir nahezu alle am Markt verfügbaren Werkstoffe, wie zum Beispiel Automatenstähle, Vergütungsstähle, rost- und säurebeständige Stähle, Kunststoffe, Aluminium, Titan und Titanlegierungen.

Ein spezieller Bereich der Mutternwerkstoffe sind hierbei die wartungsfreien Werkstoffe. Neben Aluminium-Bronze, Rot- und Grauguss, Messing und Kupfer kommen vor allem gleitoptimierte Kunststoffe zum Einsatz.

Standardwerkstoffe sind dabei

Werkstoffe:
11SMn30 – 1.0715
C45 – 1.0403 bzw. 1.0503
Rg7 – 2.1090
Rg5 – 2.1096
GBZ12 – 2.1052
Alubronze – 2.0936
GG25 – 0.6025
PAN-Bronze – verschiedene Legierungen
42CrMo4 – 1.7227
V1A – 1.4305
V2A – z.B. 1.4301, 1.4021, 1.4104, 1.4057
V4A – z.B. 1.4401, 1.4404
V5A – 1.4571
Titan
Aluminium – EN 6082
Messing – Ms58, Ms60
Kunststoffe – POM, PA, PA6, PA66, Peek, PET, HD-PE, PVC, PE, PTFE, PBT, PPS und  PVDF Gleitoptimierte Kunststoffe PA6 MoS2, PA66/PTFE, PA 6/SI, POM/PTFE, PET-GL, PTFE/Glas, PTFE/Kohle, Peek/GL und HD-PE/PTFE
Compounds mit Markenname – iglidur, Zedex, Nylatron, Ertalyte etc.
Sonderwerkstoffe – Titan, Inconel

Beim Einsatz von gespritzten Kunststoffgewindemuttern haben wir bereits ab einer Menge von 25KG die Möglichkeit anwendungsbezogene Sondercompounds entwickeln zu lassen.

Gewindemuttern sind gegen das Mitdrehen oder axiales Verschieben zu sichern.

Üblicherweise erfolgt die Verdreh- und Axialsicherung durch die Bauform, also zum Beispiel durch die Befestigung am Flansch, Axial- oder Radialbohrungen oder durch einen Formschluss (zum Beispiel einer Schlüsselfläche). Bei metallischen Gewindemuttern und niedrigen Momenten ist auch das Einkleben von Gewindemuttern denkbar, bei höheren Momenten können Muttern auch geschweißt werden.

Bei Flanschmuttern aus Kunststoff ist unbedingt das maximale Anzugsmoment (2,5 Nm) der Befestigungsschrauben zu berücksichtigen. Idealerweise werden metallische Einpresshülsen eingesetzt um höhere Anzugsmomente zu erreichen. Auch hat sich der Einsatz von flüssigen Schraubensicherungen etabliert (zum Beispiel Loctite 270 oder Loctite 243).

In bestimmten Anwendungen kann auch der Einsatz von axial geteilten Gewindemuttern notwendig oder nützlich sein.

Vor Montage sollte die Mutter, wenn es die Werkstoffkombination und die Anwendung erfordert, geschmiert werden.

Für das Aufziehen der Gewindemutter auf die Spindel sollte darauf geachtet werden, dass die Spindel sauber entgratet ist. Eine Handfase erleichtert die Montage.

Kugelgewindemuttern werden üblicherweise auf einer Montagehülse angeliefert. Bei KGT-Muttern ist unbedingt darauf zu achten, dass die Mutter nicht einfach so von der Spindel oder der Monatehülse gezogen werden, da sonst Kugeln herausfallen können und die Mutter dadurch nicht mehr die Maximalkräfte aufnehmen kann.

junaspin hilft gerne bei der Montage und der Auswahl Ihrer Gewindemuttern. Sprechen Sie uns an.

Um Gewindespindeln in der Anwendung einbinden zu können, bedarf es üblicherweise einer Zapfenbearbeitung. Alternativ können Spindeln auch mit Klemmringen aufgenommen werden, bei kleinen Lasten kann die Lagerung mittels Gleitlagern auch direkt auf dem Gewinde erfolgen.

Um Lager, Antriebsräder, Spannsätze, Kupplungen usw. sauber mit der Spindel verbinden zu können bestehen folgende Möglichkeiten der Bearbeitung:

  • Zylindrische Passungen
  • Flächen (Spannfläche, Abflachung, D-Cut, Vierkant, Sechskant)
  • Fasen
  • Einstiche und Nuten für Sicherungsringe
  • Axial- und Radialbohrungen
  • Konus
  • Axial- und Radialgewinden Innen
  • Axialgewinde Außen
  • Passfedernuten
  • Verzahnungen
  • Aufpressen, Aufschrumpfen und Aufkleben von Buchsen und Hülsen

Für die Fertigung dieser Zapfen stehen alle gängigen Bearbeitungsmethoden zur Verfügung wie drehen, fräsen, schleifen, bohren, schneiden, sägen, trennen, pressen, erodieren, honen, polieren, senken und stoßen.

junaspin fertigt Spindeln einbaufertig, nach Kundenzeichnung oder passend zu den angebotenen Spindellagern. Sollten Sie nicht sicher sein, welche Bearbeitung für Ihre Anwendung sinnvoll oder notwendig ist, sprechen Sie uns bitte an.

junaspin Wirkungsgrad

Der Wirkungsgrad beschreibt das Verhältnis von abgegebener zu zugeführter Leistung. In der Regel wird ein möglichst hoher Wirkungsgrad, also ein geringer Leistungsverlust, angestrebt.

Der Wirkungsgrad wird durch das Gewindeprofil (Gewindeart), die Steigung (Flankenwinkel), die Belastung und den Reibwert (also die Gleitpaarung) bestimmt.

Um einen möglichst hohen Wirkungsgrad zu erreichen sollte also bereits bei der Auswahl der Abmessungen und Gewindeprofile auf die Details geachtet werden. Durch die Optimierung der Gleitpaarung und der Auswahl des richtigen Schmierstoffes lässt sich aber auch bei bestehenden Gewindetrieben der Wirkungsgrad erhöhen.

Üblicherweise lässt sich der Wirkungsgrad über die Stromaufnahme des Motors dokumentieren.

Die Wirkungsgrade variieren sehr stark. Diese liegen zwischen 15% (eingängige, ungeschmierte Gleitgewinde) bis zu 99% (optimierte Kugelgewindetriebe)

Junaspin hilft gerne bei der Auslegung. In unserer Datenbank sind tausende von Versuchsergebnissen dokumentiert. Neben der reinen Berechnung können so die Erfahrungen aus „echten Anwendungen“ und Versuchen mit einfließen.

Die Bedeutung einer guten Schmierung ist heute bekannter denn je. Experten schätzen die jährlichen Folgekosten durch Mangelschmierung im deutschen Maschinenbau auf hohe dreistellige Millionensummen.

Schmierstoffe helfen die Reibung und den Verschleiß zu senken. Positiver Nebeneffekt der Schmiereigenschaften ist, dass der Antrieb weniger Energie benötigt und der Wirkungsgrad deutlich verbessert wird.

Bei der Auswahl eines Schmierstoffes ist der gewünschte Temperaturbereich zu berücksichtigen. Auch muss auf die Materialverträglichkeit geachtet werden. Nicht jeder Schmierstoff ist kunststoffverträglich und damit auch für Gleitgewindemuttern aus Kunststoffen (wie z.B. POM, Peek, PA6.6 und andere gleitmodifizierte Kunststoffe) geeignet.

Die Haftkraft des Schmierstoffes auf der Spindel muss berücksichtigt werden. Andernfalls besteht die Gefahr, dass der Schmierstoff bei hohen Drehzahlen „weggeschleudert“ wird.

Ebenso müssen brachen- und anwendungsspezifische Anforderungen berücksichtigt werden, zum Beispiel eine FDA-Zulassung im Bereich von Lebensmittel- und Pharma-Anwendungen oder LABS-Freiheit im Bereich von Anwendungen in der Lackiertechnik.

Ein Schmierstoff kann in manchen Anwendungen auch zur Konservierung bzw. als Rostschutz der Spindel eingesetzt werden.

Das junagrease Spindelfett wurde speziell für die Schmierung von Gewindetrieben (vor allem Kugelgewinde, Trapezgewinde und Steilgewinde) entwickelt. Aber auch „der Schmierstoffpartner Ihres Vertrauen“ kann Ihnen entsprechende Empfehlungen geben.

Anwendungsspezifisch kann aber auch ein absoluter Trockenlauf eines Gewindetriebs erforderlich sein. Das Angebot spezieller Werkstoffe die für den Trockenlauf konzipiert sind wächst stetig. Hier ist die Entwicklung moderner gleitmodifizierter Kunststoffe (auch Tribokunststoffe genannt) zu erwähnen, aber auch von verschiedener Hochleistungsbronzen. Bei diesen Werkstoffen werden Trockenschmierstoffe (zum Beispiel PTFE, MoS2, Silikone, Graphit etc.) in den Werkstoff eingelagert.

junaspin hilft gerne bei der Auslegung. In unserer Datenbank sind hunderte von Versuchsergebnissen verschiedener Schmierstoffe dokumentiert. Neben der reinen Berechnung können so die Erfahrungen aus „echten Anwendungen“ und Versuchen mit einfließen.

Gewindespindeln können theoretisch in beliebigen Längen hergestellt werden. Im Standardprogramm gibt es eine Einschränkung durch die am Markt verfügbaren Rohmaterialien. Üblicherweise liegt die Materiallänge hier bei 6 Meter.

Ebenso wird die maximal einsetzbare Spindellänge durch die Anwendung selbst begrenzt. Hierbei muss die Durchbiegung und auch die zulässige Knickkraft berücksichtigt werden.

Sollten Spindeln benötigt werden welche länger als 6 Meter lang sind gibt es verschiedene Möglichkeiten diese herzustellen. Zumeist muss ein extra Schmiederohling in Überlänge angefertigt werden. Das ist mit entsprechenden Lieferzeiten und Kosten verbunden.

Es besteht aber auch die Möglichkeit überlange Gewindespindeln aus 2 oder 3 Teilen zusammen zu setzen. Die Verbindung der zwei Stangen erfolgt vor dem Aufbringen des Gewindes. Für diese Verbindung liegen uns spezielle Konzepte vor, die auch die in der Anwendung auftretenden Antriebsmomente berücksichtigen.

junaspin unterstützt gerne bei der Auswahl und Auslegung Ihres Gewindetriebes. Gerne erstellen wir Ihnen Ihr persönliches Konzept wie Ihre Spindel in Überlänge gefertigt werden kann.

Um die Einsetzbarkeit eines Gewindetriebes definieren zu können ist der p * v – Wert (pv-Wert) entscheidend. Reibungswärme entsteht vor allem bei der Kombination hoher Belastungen (p) mit hoher Geschwindigkeit (v). Ist nur einer der beiden Werte sehr hoch, ist die Einsetzbarkeit weniger begrenzt.

Der Einsatz einer Gleitpaarung mit möglichst niedrigem Reibwert vermindert natürlich grundsätzlich den pv – Wert. Die Auswahl des richtigen Schmierstoffes hilft deutlich die Reibung zu minimieren und den maximal zulässigen pv-Wert zu erhöhen.

Neben der aus der Anwendung ableitbaren Reibungswärme sind für den maximal zulässigen pv-Wert viele weitere Faktoren relevant, zum Beispiel die Einschaltdauer, die Umgebungstemperatur, die Hublänge und die Wärmeableitwerte der eingesetzten Werkstoffe.

Diese vielen Faktoren werden in der Berechnung über Korrekturfaktoren bewertet, so dass zum Beispiel bei sehr kurzen Einschaltdauern der pv-Wert kurzfristig auch sehr deutlich überschritten werden kann.

Bei niedrigen Einschaltdauern kann der maximal zulässige pv – Wert mit einem Korrekturfaktor versehen werden.

Bei Einschaltdauern kleiner 10% und entsprechender Schmierung empfehlen wir den pv-Wert von 0,6 nicht zu überschreiten.

Zu beachten ist aber zwingend:
Neben dem maximal zulässigen pv-Wert muss in jedem Fall der Verschleiß separat betrachtet werden.

junaspin unterstützt gerne bei der Auswahl und Auslegung Ihres Gewindetriebes. Gerne können wir den max. zulässigen pv-Wert Ihres Gewindetriebs, unter Berücksichtigung der Lebensdauer, für Sie berechnen. Neben der Berechnung können wir die Erfahrungen aus „echten Anwendungen“ und Versuchen mit einfließen lassen.

Natürlich können auch Gewindestangen aus Stahl durch den Einfluss von Feuchtigkeit und Chemikalien rosten. Aber auch Kontaktkorrosion, Schwingungskorrosion, Flächenkorrosion und Spaltkorrosion können bei Gewindespindeln aus Stahl nicht ausgeschlossen werden.

Sollten Probleme mit Korrosionsbildung bestehen reicht häufig eine Initialschmierung als Konservierung der Spindel. Bei der Auswahl eines Spindelfettes sollte darauf geachtet werden, dass das Fett reversibel und auswaschbeständig ist.

Sollte die Schmierung nicht ausreichen können auch Beschichtungen eine sinnvolle Alternative zu Edelstählen sein. Für Gewindetriebe bieten sich dabei vor allem galvanisch verzinken, feuerverzinken, verchromen, phosphatieren, brünieren, bondern, dickschichtpassivieren, nitrocarburieren, anodisieren, eloxieren und lackieren an. Die Eignung der Beschichtung in Bezug auf Verschleißfestigkeit und Gleitreibwerte muss separat geprüft werden.

Sollte der Einsatz von Oberflächenbeschichtungen nicht ausreichen um eine geeignete Korrosionsschutzklasse zu erreichen, bleibt nur der Einsatz von Edelstählen (Inox, VA-Stahl, Nirosta). Nicht alle Edelstähle eignen sich jedoch gleichermaßen für das Gewinderollen. Hierbei gilt es neben der Streckgrenze noch einige andere Parameter zu beachten.

Auch Titan, Bronze und Aluminium kann ein Problemlöser in Bezug auf das Thema Korrosion sein.

junaspin kann durch externe Partner nahezu alle Beschichtungen aufbringen lassen.

Neben der Frage zur Herstellbarkeit haben wir auch Erfahrungen in Bezug auf die Anwendung und die Haltbarkeit verschiedener Legierungen und Oberflächenverfahren. Neben der reinen Berechnung können so die Erfahrungen aus „echten Anwendungen“ und Versuchen mit einfließen.

Hin und wieder kommen Gewindetriebe in mobilen Geräten zum Einsatz, z.B. in, Achsvermessungsgeräten, Automobilen, Treppensteigern oder Medizingeräten. In diesen Anwendungen spielt das Gewicht eine große Rolle.

Die Reduzierung des Gewichtes lässt sich durch die Wahl der Werkstoffe deutlich beeinflussen, zum Beispiel durch den Einsatz von Kunststoffmuttern in Kombination mit Aluspindeln.

In manchen Fällen lässt sich durch den Einsatz einer Sicherheitsmutter / Fangmutter auch der Durchmesser des Gewindetriebs optimieren weil der Sicherheitsfaktor gesenkt werden kann.

Ebenso besteht die Möglichkeit die Spindel nachträglich hohl zu bohren oder das Gewinde gleich auf ein Rohr aufzuwalzen.

junaspin unterstützt Sie gerne bei der Auswahl und Auslegung Ihres Gewindetriebes. Gerne berechnen wir die verbleibende Festigkeit nach dem das Gewicht „optimiert“ wurde. Neben den technischen Anforderungen sind hier natürlich auch wirtschaftliche Gesichtspunkte relevant. Wir können hier entsprechende Erfahrungen aus „echten Anwendungen“ mit einfließen lassen.