Presspassungen

Presspassungen werden oft angewandt, um andere Komponenten an Zinkdruckgussteilen zu montieren, besonders Lager aus Sinterbronze und Sintereisen aber auch Wälzkörper. Es ist bei Zinkdruckguss möglich die Lager direkt in die gegossene Bohrung zu pressen. In besonderen Fällen kann es erforderlich sein vor dem Einpressen ein Kalibrieren mit Wolframkarbidkugeln (siehe Kapitel „Kalibrieren“) vorzunehmen.

Haltelast

Die Presspassung ruft normalerweise eine hohe Anfangsbelastung im Druckgussteil hervor. Diese fällt nach einer gewissen Zeit auf einen niedrigeren Endwert ab. Die Größe dieser “Endspannung” wird von der Temperatur und der verwendeten Zinklegierung beeinflusst. Die Last des eingepassten Elements hängt von der Spannung im umgebenden Druckgussteil und von der Spannung in seinem Abschnitt ab. Somit wird mit einem dickwandigen Wandabschnitt, der das eingepasste Element umgibt, eine höhere Haltelast erreicht.

Es ist allgemeine Praxis, die Haltelast mittels der sogenannten “Auspresskraft” (“press-off load”), welche die erforderliche Axialkraft zur Trennung der Elemente darstellt, zu beschreiben. Diese Auspresskraft kann aus den folgenden Gründen nicht anhand allgemein anerkannter Fachbuchformeln berechnet werden:

• Die Formeln, die den Kontaktstellendruck betreffen, gelten nur für zylindrische Geometrien wohingegen tatsächliche Bauteile unregelmäßige Details beinhalten.
• Das verfügbare Datenmaterial ist unzureichend im Bezug auf die Reibungskoeffizienten von Zinklegierungen gegenüber anderen Werkstoffen und somit des Druckes, der durch die Presspassungen entwickelt wird.
• Zinklegierungen fließen unter Last, so dass die Presspassungskräfte mit fortschreitender Zeit abnehmen werden.
• Durch das Ablösen von Zinkelementen durch den Stahl aufgrund des hohen Pressdruckes während der Einpressphase verändern sich die ursprünglichen Maße des Zinkdruckgussbauteils

Druckgussteil unter Druckspannung

Wird während der Einpressung auf die Zinklegierung eine kompressive Belastung ausgeübt (z.B. ein Lager, das auf eine Nabe eines Zinkdruckgussteils oder ein Wälzlager, das in ein Zinkdruckgussteil gepresst wird), wird folgendes Verfahren empfohlen. Die Haltelast kann durch zusätzliche Maßnahmen unterstützt werden, wie z.B. durch Klebemittel, Verpressen und Bördeln. Ein Toleranzspielraum von 0,0005 bis 0,0010 mm/mm im Durchmesser wird empfohlen, jedoch sollte die Haltekraft im Versuch überprüft werden. Während der Montage kann es zu Fressungen zwischen einzupressendem Teil und Zinkdruckgussteil kommen, so dass eine ausreichende Haltelast nicht mehr gegeben ist. Der Produktkonstrukteur sollte eine erforderliche Vergrößerung des Toleranzspielraums durch entsprechende Versuche zur Ermittlung der Haltekraft überprüfen.

Druckgussteil unter Zugspannung

Bei eingepassten Lagern ist es notwendig, alle möglichen Auswirkungen zu beachten (z.B. Veränderung der Rundheit, Geradlinigkeit und Parallelität der Bohrung im Bereich des Lochumfangs). Dabei sollte beachtet werden, dass die Lagerposition während des Einpressvorgangs durch den möglichen Verzug des Bauteils korrekt bleibt und innerhalb der Sollwerte liegt.

Bei schwankenden und besonders erhöhten Betriebstemperaturen kommt es aufgrund der unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Pressteil und Zinkdruckgussbauteil zu möglichen Verlusten der Haltekraft.

Gesinterte Lager einpassen (ebenso massive Einsätze)

Für gesinterte Lager ist eine andere Einpressmethode geeignet, die deutlich geringe Anforderungen an die Toleranzen des Druckgussteil und des Lagers hat. Trotzdem werden konstante und gesicherte Ergebnisse hinsichtlich der Haltekraft und des Innendurchmessers des montierten Lagers erreicht. (Anmerkung: Dies gilt nur für Lager, die in einem größtenteils rohrförmigen Abschnitt des Druckgussteils mit einer sehr gleichmäßigen ausreichenden Wanddicke gepresst werden. Es ist empfehlenswert, diesen rohrförmigen Abschnitt durch Rippen und Versteifungen zu verstärken und stützen). Das Übermaß des Druckgussteils sollte so gewählt werden, dass beim Einpressen des Lagers die Streckgrenze (die sogenannte elastische Grenze) des Zinkdruckgussteils (in diesem Pressbereich) überschritten wird. Die Ausweitung des Durchmessers nach Einpressen des Lagers sollte ca. 0,25% betragen.

Einpressen von Wälzlagern

Bei Einpressen von Wälzlagern könnte die oben beschriebene Methode zu erhöhten Spannungen im Lager führen und damit zu einer Beschädigung von Läufer, Walzen oder Kugeln führen. Ein Weg, dies zu verhindern, ist der Gebrauch von Quetschrippen. Dies führt zu einer lokalen Überschreitung der Streckgrenze der Legierung, ohne dabei das Lager einer überhöhten Belastung auszusetzen. Das bedeutet, dass die Toleranz für den Lochdurchmesser größer gewählt werden kann, und somit die Notwendigkeit für sekundäre Bearbeitung vor der eigentlichen Montage entfällt. Diese Einpressmethode kann auch für gesinterte Lager verwendet werden. Es sollte jedoch beachtet werden, dass die erreichten Haltekräfte niedriger sind als bei einer vollständigen Einpressung, wo die Kontaktflächen beider Presselemente miteinander in Berührung stehen. Die Haltekraft des Lagers (Sinterlager oder Wälzlager), kann durch Bördeln verbessert werden.

(Magnified section through a typical crush rib = vergrößerter Querschnitt einer typischen Quetschrippe)

Quetschrippen können verwendet werden, um eine ausreichend hohe Haltekraft der Einpresspassung zu erzielen, ohne dass die sehr engen Maßtoleranzen erforderlich sind. Das Maß der Rippen sollten normalerweise 0,5 mm betragen. Durch eine entsprechende Gestaltung des Rippenfußes kann die Verformung durch einen günstigeren Verformungsverlauf erleichtert werden.

Fußnote 2