DE102013108032A1 - Concrete screw and method for its production - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Betonschraube (1) und deren Härtung aus einem nichtrostenden Stahl. Um eine derartige Edelstahlschraube zu schaffen, die keine Schneidelemente aus einem anderen Material benötigt, schlägt die Erfindung vor, dass ein ferritischer Edelstahl verwendet wird, dessen Randschicht bei 1000 bis 1200 Grad aufgestickt und abgeschreckt wird. Die Aufstickung erhöht erheblich die Härte und verbessert gleichzeitig die Korrosionsbeständigkeit.The invention relates to a concrete screw (1) and their hardening of a stainless steel. In order to provide such a stainless steel screw which does not require cutting elements of another material, the invention proposes that a ferritic stainless steel is used whose edge layer is embroidered and quenched at 1000 to 1200 degrees. The nitriding significantly increases the hardness and at the same time improves the corrosion resistance.
Description
Die Erfindung betrifft eine Betonschraube mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Betonschraube mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 14. The invention relates to a concrete screw with the features of the preamble of claim 1 and a method for producing a concrete screw having the features of the preamble of claim 14.
Als Betonschrauben werden Schrauben verstanden, die in ein vorgebohrtes Loch in Beton eingeschraubt werden können. Sie schneiden sich dabei ihr Gewinde selbst. Bezüglich des Korrosionswiderstands wird unterschieden zwischen sogenannten "Normalstahl-Betonschrauben" und "Edelstahl-Betonschrauben". Mit letzteren sind Betonschrauben gemeint, die aus einem nichtrostenden Stahl hergestellt sind und somit für Anwendungen im Außenbereich oder in Feuchträumen geeignet sind. Bei diesen Schrauben besteht das Problem, dass nichtrostender Stahl nicht hart genug ist, um damit ausreichend in den Beton einzuschneiden. Concrete screws are screws that can be screwed into a pre-drilled hole in concrete. They cut their threads themselves. Regarding the corrosion resistance, a distinction is made between so-called "normal steel concrete screws" and "stainless steel concrete screws". By the latter are meant concrete screws made of stainless steel and thus suitable for outdoor or wet room applications. The problem with these screws is that stainless steel is not hard enough to cut sufficiently into the concrete.
In der Vergangenheit wurden daher Edelstahl-Betonschrauben entwickelt, die ein oder mehrere Schneidelemente aus einem anderen Material aufweisen. So zeigt beispielsweise die Druckschrift
Aufgabe der Erfindung ist, eine einfach herstellbare Betonschraube zu schaffen, die korrosionsbeständig ist. The object of the invention is to provide a simple to produce concrete screw, which is resistant to corrosion.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Betonschraube mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie einem Verfahren zur Herstellung einer Betonschraube mit den Merkmalen des Anspruchs 14 gelöst. Unter einer Betonschraube wird hier eine Schraube ohne Bohrspitze verstanden, die in ein vorgebohrtes Loch in mineralischen Untergründen, insbesondere Beton, einschraubbar ist. Eine Betonschraube schneidet sich dabei ihr Gewinde selbst, wozu dieses zumindest lokal eine Härte von über 50 HRC, insbesondere über 55 HRC und vorzugsweise über 58 HRC aufweist. Die Betonschraube bildet zusammen mit dem Untergrund eine Befestigungsanordnung. Vorzugsweise ist die Betonschraube in einem mineralischen Untergrund, insbesondere aus Beton, verankert. This object is achieved by a concrete screw with the features of claim 1 and a method for producing a concrete screw with the features of claim 14. Under a concrete screw is understood here a screw without drill bit, which is in a pre-drilled hole in mineral substrates, especially concrete, screwed. A concrete screw thereby cuts its thread itself, to which this at least locally has a hardness of over 50 HRC, in particular above 55 HRC and preferably above 58 HRC. The concrete screw forms a fastening arrangement together with the substrate. Preferably, the concrete screw in a mineral substrate, in particular made of concrete, anchored.
Die erfindungsgemäße Betonschraube besteht aus einem nichtrostenden Stahl, wobei hierunter gemäß
Diese sind jedoch nicht ausreichend robust für eine Betonschraube. Dagegen hat sich gezeigt, dass die erfindungsgemäß gehärtete Randschicht genügt, um Beton einzuschneiden. Vorzugsweise weist die Betonschraube einen weicheren Kern auf, wird also nicht über den gesamten Querschnitt durchgehärtet, um nicht zu spröde zu sein. Die erfindungsgemäße Betonschraube kann beispielsweise durch einfaches Kaltumformen des Ausgangsmaterials, insbesondere Rollen und Stauchen eines Stangenmaterials aus nichtrostendem Stahl, und anschließendem Härten durch Eindiffundieren von Stickstoff, im Weiteren Aufsticken genannt, hergestellt werden. Das Aufsticken erfolgt durch Eindiffundieren und Lösen von Stickstoff im Gefüge der Randzone bei Temperaturen von 1000 bis 1200 Grad Celsius, insbesondere von 1050 bis 1150 Grad Celsius, und einem Druck von 0,1 bis 5 bar, insbesondere maximal 3 bar, sowie anschließendem schnellen Abschrecken. Das Lösen von Stickstoff bewirkt eine besonders harte, hochfeste Randschicht. Die Betonschraube kann somit in zwei einfachen Schritten fertiggestellt werden, ohne dass ein Nacharbeiten zum Befestigen von Schneidelementen notwendig ist. Zusätzlich hat sich herausgestellt, dass die Korrosionsbeständigkeit durch den Stickstoff deutlich erhöht wird. Soll also ein bestimmtes Niveau an Korrosionsbeständigkeit erreicht werden, kann von einem nichtrostenden Stahl ausgegangen werden, der eine deutlich geringere Korrosionsbeständigkeit aufweist. Hierdurch ist die Auswahl an Stählen erweitert, was es ermöglicht, besonders feste, gut zu verarbeitende und/oder kostengünstige Stähle auszuwählen. Der Stickstoff-Gehalt in der Randzone beträgt zwischen 0,1 und 0,7 Prozent, insbesondere 0,3 bis 0,5 Prozent. However, these are not sufficiently robust for a concrete screw. In contrast, it has been shown that the edge layer hardened according to the invention is sufficient to cut in concrete. Preferably, the concrete screw on a softer core, so is not through-hardened over the entire cross-section, so as not to be too brittle. The concrete screw according to the invention, for example, by simply cold forming the starting material, in particular rolling and upsetting a rod material made of stainless steel, and then hardening by diffusion of nitrogen, hereinafter called Aufsticken, getting produced. The embroidering is carried out by diffusing and dissolving nitrogen in the structure of the edge zone at temperatures of 1000 to 1200 degrees Celsius, in particular from 1050 to 1150 degrees Celsius, and a pressure of 0.1 to 5 bar, in particular at most 3 bar, and subsequent rapid quenching , The dissolution of nitrogen causes a particularly hard, high-strength surface layer. The concrete screw can thus be completed in two simple steps, without any reworking for attaching cutting elements is necessary. In addition, it has been found that the corrosion resistance is significantly increased by the nitrogen. So if a certain level of corrosion resistance can be achieved, it can be assumed that a stainless steel, which has a significantly lower corrosion resistance. This extends the choice of steels, which makes it possible to select particularly strong, easy-to-process and / or cost-effective steels. The nitrogen content in the edge zone is between 0.1 and 0.7 percent, in particular 0.3 to 0.5 percent.
Für eine besonders hohe Härte ist es erforderlich, dass der Stickstoff beim Abschrecken nicht als Chromnitrid ausscheidet. Daher muss der Abschreckvorgang sehr schnell erfolgen. Der Kern der Betonschraube kann dabei störend wirken, da er die Wärme als Reservoir speichert. Um diesem Effekt entgegen zu wirken, schlägt die Erfindung vor, dass die Betonschraube beim Härten induktiv erhitzt und anschließend abgeschreckt wird. Beim induktiven Härten wird mit einer um die Längsachse angeordneten Induktionsspule ein Wirbelstrom in der Betonschraube erzeugt, der aufgrund des inneren Widerstands zur Erhitzung führt. Aufgrund des Skin-Effekts fließen die Wirbelströme vorwiegend am äußeren Umfang, so dass es vorwiegend in der Randzone zur Erhitzung kommt. Dies wird durch eine besonders hochfrequente Erregerspannung begünstigt. Der Kern der Schraube wirkt somit nicht als Wärmereservoir. Weiter begünstigt wird dies durch eine Kühlung des Kerns, beispielsweise durch einen Kühlkörper. Die induktive Härtung erfolgt insbesondere in einem zweiten Schritt der Härtung, nachdem in einem ersten Schritt unter den oben genannten Prozessbedingungen zunächst der Stickstoff in der Randzone gelöst wurde. Eventuell beim ersten Abschrecken in Chromnitriden gelöster Stickstoff kann so wieder gelöst und die Betonschraube dann noch schneller abgeschreckt werden. For a particularly high hardness, it is necessary that the nitrogen does not precipitate out as chromium nitride during quenching. Therefore, the quenching process must be done very quickly. The core of the concrete screw can be disturbing because it stores the heat as a reservoir. To counteract this effect, the invention proposes that the concrete screw is heated inductively during curing and then quenched. In inductive hardening an eddy current is generated in the concrete screw with an induction coil arranged around the longitudinal axis, which leads to the heating due to the internal resistance. Due to the skin effect, the eddy currents flow mainly on the outer circumference, so that it comes mainly in the edge zone for heating. This is favored by a particularly high-frequency excitation voltage. The core of the screw thus does not act as a heat reservoir. This is further facilitated by cooling the core, for example by a heat sink. The inductive hardening takes place in particular in a second step of the curing, after in a first step under the above-mentioned process conditions, the nitrogen was first dissolved in the edge zone. If necessary, nitrogen dissolved in chromium nitrides during the first quenching process can be released again and the concrete screw then quenched even faster.
Im Gegensatz zum Stand der Technik weist die erfindungsgemäße Betonschraube vorzugsweise kein Schneidelement aus einem anderen Material auf, wobei mit einem Schneidelement ein durch Fügen mit einem Grundkörper der Schraube verbundenes Teil gemeint ist, das zum Scheiden eines Gewindes in Beton geeignet ist, also insbesondere eine Schneidhülse, eine Schneidspitze oder ein Schneideinsatz. In contrast to the prior art, the concrete screw according to the invention preferably does not have a cutting element made of a different material, wherein a cutting element is meant by a joining with a body of the screw part that is suitable for shearing a thread in concrete, ie in particular a cutting sleeve , a cutting tip or a cutting insert.
Vorzugsweise weist die Betonschraube in der Randschicht ein martensitisches Gefüge und ansonsten ein ferritisches Gefüge auf. Ferritische Stähle gelten aufgrund des kubisch-raumzentrierten Gitters als schlecht umformbar und ihre Kerbschlagzähigkeit ist gering (vgl.
Vorzugsweise ist der Stahl im Wesentlichen frei von Nickel. Damit ist gemeint, dass der Stahl weniger als 2,5 Prozent, insbesondere maximal 1,0 Prozent und vorzugsweise maximal 0,75 Prozent Nickel enthält. Da Nickel beim Aufsticken den Stickstoff in Form von Nitriden zu binden droht, wird durch einen niedrigen Nickelgehalt eine gute Löslichkeit für Stickstoff im Eisengitter sichergestellt. Dies führt wie oben beschrieben zu einer harten und festen Randschicht. Ein wichtiger weiterer Effekt ergibt sich aus der Gefügeart: Nickelfreie Chromstähle haben bei Raumtemperatur ein ferritisches Gefüge, mit den oben genannten Vorteilen. Das Besondere an der Aufstickung bei einem Nickelfreien, rostfreien Stahl ist also ein doppelter Härteeffekt, nämlich einerseits durch das Lösen der Stickstoff-Atome im Gefüge und andererseits durch eine Martensitbildung beim Abschrecken. Preferably, the steel is substantially free of nickel. By this is meant that the steel contains less than 2.5 percent, in particular not more than 1.0 percent and preferably not more than 0.75 percent nickel. Since nickel threatens to bind the nitrogen in the form of nitrides during embroidering, a low nickel content ensures good solubility for nitrogen in the iron grid. This leads to a hard and firm surface layer as described above. An important further effect results from the microstructure: Nickel-free chromium steels have a ferritic microstructure at room temperature, with the advantages mentioned above. The special feature of the nitriding in a nickel-free, stainless steel is thus a double hardening effect, namely on the one hand by the release of the nitrogen atoms in the structure and on the other hand by a martensite during quenching.
Um eine gute Korrosionsfestigkeit zu erreichen, weist der Stahl vorzugsweise einen Kohlenstoff-Gehalt von weniger als 0,1 Prozent, insbesondere maximal 0,06 Prozent auf. Kohlenstoff kann Chrom in Form von Karbiden binden, führt also zu einer sogenannten Chromverarmung. Ein geringer Kohlenstoffanteil begünstigt somit die Korrosionsfestigkeit. To achieve good corrosion resistance, the steel preferably has one Carbon content of less than 0.1 percent, in particular a maximum of 0.06 percent. Carbon can bind chromium in the form of carbides, thus leading to a so-called chromium depletion. A low carbon content thus promotes corrosion resistance.
Eine vergleichbare, negative Wirkung durch Bindung von gelöstem Stickstoff in Ionenverbindungen ergibt sich bei Titan, Niob und Schwefel. Die Erfindung schlägt daher vor, dass der Stahl im Wesentlichen frei ist sowohl von Titan, Niob als auch von Schwefel. "Frei von" heißt bei Titan und Niob weniger 0,01 Prozent und bei Schwefel weniger als 0,15 Prozent, insbesondere weniger als 0,1 Prozent und insbesondere maximal 0,03 Prozent. A comparable, negative effect by binding of dissolved nitrogen in ionic compounds is found in titanium, niobium and sulfur. The invention therefore proposes that the steel be substantially free of both titanium, niobium and sulfur. "Free from" means less than 0.01 percent for titanium and niobium and less than 0.15 percent for sulfur, in particular less than 0.1 percent and in particular not more than 0.03 percent.
Vorzugsweise liegt außerdem die Summe aus
Vorzugsweise beträgt der Chrom-Gehalt des Stahls mindestens 16 Prozent, insbesondere aber maximal 18 Prozent, wodurch die Löslichkeit für Stickstoff am besten ist. Der Molybdän-Gehalt liegt vorzugsweise bei mindestens 0,9 Prozent. Molybdän erhöht die Löslichkeit von Stickstoff. Beides sorgt somit für hohe Härte- und Festigkeitswerte. Preferably, the chromium content of the steel is at least 16 percent, but most preferably at most 18 percent, whereby the solubility for nitrogen is best. The molybdenum content is preferably at least 0.9 percent. Molybdenum increases the solubility of nitrogen. Both thus ensure high hardness and strength values.
Als besonders geeignet für die erfindungsgemäße Betonschraube hat sich der Stahl der Nummer 1.4113 nach
Um eine noch größere Härte zu erreichen, schlägt die Erfindung vor, dass auf der Randschicht eine zusätzliche Hartstoffschicht, insbesondere eine Chromschicht, angeordnet ist. Eine Chromschicht kann durch sogenanntes "Hartverchromen" aufgebracht werden. Alternativ zu einer Chromschicht kann die Betonschraube auch boriert oder vernickelt werden. Weitere Alternativen ergeben sich durch das Aufbringen einer Beschichtung im PVD-Verfahren (Physical Vapour Deposition) auf Basis von Titannitrid (TiN), Titancarbonitrid (TiCN), Titanaluminiumnitrid (TiAlN), Chromnitrid (CrN), Chromvanadiumnitrid (CrVN) oder Chromaluminiumnitrid (CrAlN) oder im CVD-Verfahren (Chemical Vapour Deposition). Die Aufzählung ist nicht abschließend. Während sich solche Hartstoffschichten häufig aufgrund des sogenannten "Eierschalen-Effekts" schnell ablösen, also durch das Einbrechen der Hartstoffschicht aufgrund eines darunter liegenden, zu weichen Substrats, kann durch die erfindungsgemäße Kombination mit der stabilen Randschicht dieser Effekt vermieden werden. Die Hartstoffschicht wird also durch die Randschicht gestützt und kann hierdurch ihre Härte dauerhaft zur Geltung bringen. In order to achieve an even greater hardness, the invention proposes that an additional hard material layer, in particular a chromium layer, is arranged on the edge layer. A chrome layer can be applied by so-called "hard chrome plating". As an alternative to a chrome layer, the concrete screw can also be bored or nickel-plated. Further alternatives result from the application of a coating in PVD (Physical Vapor Deposition) based on titanium nitride (TiN), titanium carbonitride (TiCN), titanium aluminum nitride (TiAlN), chromium nitride (CrN), chromium vanadium nitride (CrVN) or chromium aluminum nitride (CrAlN). or in the CVD process (Chemical Vapor Deposition). The list is not exhaustive. While such hard material layers often detach rapidly due to the so-called "eggshell effect", that is to say due to the collapse of the hard material layer due to an underlying, too soft substrate, this effect can be avoided by the combination according to the invention with the stable boundary layer. The hard material layer is thus supported by the surface layer and can thus bring their hardness to advantage.
Die erfindungsgemäße Betonschraube weist ein Verhältnis von Gewindesteigung zu Außendurchmesser des Gewindes größer als 0,5, insbesondere größer als 0,6 und vorzugsweise größer als 0,7, auf. Hierdurch wird ein gutes Verhältnis aus aufzubringendem Drehmoment, Vortrieb und Haltewerten der Betonschraube erreicht. The concrete screw according to the invention has a ratio of thread pitch to outer diameter of the thread greater than 0.5, in particular greater than 0.6 and preferably greater than 0.7, on. As a result, a good ratio of applied torque, propulsion and holding values of the concrete screw is achieved.
Vorzugsweise weist die Betonschraube außerdem im Bereich des Gewindes ein Verhältnis von Außendurchmesser zu Kerndurchmesser von kleiner als 1,5, insbesondere kleiner als 1,4 auf. Auch dies begünstigt das Verhältnis aus aufzubringendem Drehmoment, Vortrieb und Haltewerten der Betonschraube. Preferably, the concrete screw also has a ratio of outer diameter to core diameter of less than 1.5, in particular less than 1.4 in the region of the thread. This also favors the ratio of applied torque, propulsion and holding values of the concrete screw.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert. Die einzige Figur zeigt die erfindungsgemäße Betonschraube. Die Zeichnung ist nicht maßstäblich. The invention will be explained below with reference to an embodiment. The single figure shows the concrete screw according to the invention. The drawing is not to scale.
Die in der Zeichnung dargestellte, erfindungsgemäße gewindeschneidende Betonschraube
Die Betonschraube
Die Betonschraube
Die Betonschraube
Zusätzlich kann die Betonschraube
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1 1
- Betonschraube concrete screw
- 2 2
- Bohrloch well
- 3 3
- Untergrund underground
- 4 4
- Gegenstand object
- 5 5
-
Durchgangsloch des Gegenstands
4 Through hole of the object4 - 6 6
- Verjüngung rejuvenation
- 7 7
- vorderes Schraubenende front end of screw
- 8 8th
- Schraubenkopf screw head
- 9 9
- hinteres Schraubenende rear end of screw
- 10 10
- Gewinde thread
- 11 11
- Bohrlochwand borehole wall
- da d a
-
Außendurchmesser des Gewindes
10 Outer diameter of thethread 10 - dK d K
-
Kerndurchmesser des Gewindes
10 Core diameter of thethread 10 - E e
- Einbringrichtung of introduction
- p p
- Gewindesteigung Thread
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 19841135 A1 [0003] DE 19841135 A1 [0003]
- EP 0861379 B1 [0003] EP 0861379 B1 [0003]
- DE 19852338 A1 [0003] DE 19852338 A1 [0003]
- DE 102007000605 A1 [0003] DE 102007000605 A1 [0003]
Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
-
EN 10 088 [0006]
EN 10 088 [0006] - Bargel/Schulze "Werkstoffkunde", 5. Auflage, Seite 216 [0010] Bargel / Schulze "Werkstoffkunde", 5th edition, page 216 [0010]
-
EN 10 088 [0016]
EN 10 088 [0016] -
EN 10 088 [0024]
EN 10 088 [0024]
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102016108775A1 (en) | 2016-05-12 | 2017-11-16 | Fischerwerke Gmbh & Co. Kg | Self-tapping concrete screw |
EP3428307A1 (en) * | 2017-07-10 | 2019-01-16 | fischerwerke GmbH & Co. KG | Screw |
DE102018100711A1 (en) | 2018-01-15 | 2019-07-18 | Fischerwerke Gmbh & Co. Kg | Self-tapping concrete screw |
EP3620673A1 (en) * | 2018-09-10 | 2020-03-11 | fischerwerke GmbH & Co. KG | Concrete screw |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19841135A1 (en) | 1997-09-25 | 1999-04-01 | Toge Duebel A Gerhard Kg | Steel self-cutting anchorage bolt for concrete structure |
EP0861379B1 (en) | 1995-10-30 | 1999-06-30 | Ludwig Hettich & Co. | Screw and method of producing the same |
DE19852338A1 (en) | 1998-11-13 | 2000-05-18 | Toge Duebel A Gerhard Kg | Corrosion-resistant screw with cutting insert |
DE102007000605A1 (en) | 2007-10-31 | 2009-05-07 | Hilti Aktiengesellschaft | screw |
-
2013
- 2013-07-26 DE DE102013108032.4A patent/DE102013108032A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0861379B1 (en) | 1995-10-30 | 1999-06-30 | Ludwig Hettich & Co. | Screw and method of producing the same |
DE19841135A1 (en) | 1997-09-25 | 1999-04-01 | Toge Duebel A Gerhard Kg | Steel self-cutting anchorage bolt for concrete structure |
DE19852338A1 (en) | 1998-11-13 | 2000-05-18 | Toge Duebel A Gerhard Kg | Corrosion-resistant screw with cutting insert |
DE102007000605A1 (en) | 2007-10-31 | 2009-05-07 | Hilti Aktiengesellschaft | screw |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
Bargel/Schulze "Werkstoffkunde", 5. Auflage, Seite 216 |
EN 10 088 |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102016108775A1 (en) | 2016-05-12 | 2017-11-16 | Fischerwerke Gmbh & Co. Kg | Self-tapping concrete screw |
WO2017194359A1 (en) * | 2016-05-12 | 2017-11-16 | Fischerwerke Gmbh & Co. Kg | Self-cutting concrete screw |
EP3428307A1 (en) * | 2017-07-10 | 2019-01-16 | fischerwerke GmbH & Co. KG | Screw |
DE102018100711A1 (en) | 2018-01-15 | 2019-07-18 | Fischerwerke Gmbh & Co. Kg | Self-tapping concrete screw |
WO2019137863A1 (en) | 2018-01-15 | 2019-07-18 | Fischerwerke Gmbh & Co. Kg | Self-cutting concrete screw |
EP3620673A1 (en) * | 2018-09-10 | 2020-03-11 | fischerwerke GmbH & Co. KG | Concrete screw |
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