Warum reißt das M3-Gewinde im Druckgussgehäuse aus?

Ein M3-Gewinde reißt aus, wenn der Gewindebohrer im gegossenen Boss einen Lunker öffnet und die Flanke über diesem Lunker ihren Halt verliert. Der Boss ist der zylindrische Ansatz, der in der Form mitgegossen wird und später das Gewinde aufnimmt; ein Lunker ist der Hohlraum, der beim Erstarren zurückbleibt, weil die Schwindung an dieser Stelle nicht mehr gespeist wird. Das Profil kann maßhaltig sein, während die Wand dahinter hohl ist, und der Ausriss ist ein Gussfehler, bevor er ein Fehler des Gewindeschneidens ist.

Das Teil ist ein Aluminiumgehäuse, angenommen als Hochdruckguss (HPDC) in ADC12 nach ASTM B85 im Gusszustand F, die Werkstoffgüte bis zur Freigabe durch die Gießerei. Die M3-Bosse sind in der Form mitgegossen und werden in der Nachbearbeitung gebohrt und mit Gewinde versehen. In der Form wird nur der Boss gegossen, das Gewinde kommt später am geschnittenen Teil dazu.

Warum reißt ein M3-Gewinde im gegossenen Boss aus?

Ein Gewinde reißt im gegossenen Boss aus, weil der Bohrer in eine Wand schneidet, die schon einen Lunker enthält. Die Flanke, also die tragende Gewindeseite und nicht die Spitze, hat über diesem Lunker nichts hinter sich: Sie trägt die Schraube, und hinter ihr liegt ein Hohlraum.

Das Drehmoment belegt die Verbindung, nicht das Metall. Die Schraube darf sich nicht weiterdrehen, und ein Gewinde, dessen Wand einen Lunker enthält, gibt zuerst nach. Ein Boss mit dichter Wand hält die Schraube, und genau diesen Unterschied zeigt die Prüfung.

Weil Bossquerschnitt und Anguss in die Form geschnitten sind, kostet ein lunkeriger Boss einen Formwechsel und ein neues Erstmuster. Ein neuer Gewindebohrer kostet dagegen nur einen Werkzeugwechsel und keine Formarbeit.

Wo sitzt der Lunker in einem M3-Boss?

Der Lunker, auf den es ankommt, ist der, welcher das Gewindeprofil anschneidet. Eine Einfallstelle auf der Außenseite ist ein Sichturteil: Man sieht sie und beurteilt sie am fertigen Teil. Ein Lunker im Boss ist ein Urteil über den Wandquerschnitt, und beide werden mit anderen Mitteln gefällt.

Der Anguss sitzt am dicken Boden, die Überläufe an vier Ecken, eine Anordnung bis zur Freigabe durch die Gießerei. Der Boss füllt sich damit von seiner Basis, seine Stirn ist das ferne Ende der Füllung, und die Speisung erreicht sie zuletzt. Weil das HPDC-Layout diesen Weg festlegt, kostet ein anderer Lunkersitz eine Angussänderung an der Form. Ein Bossentwurf kann ein Muster bestehen und an einer Charge scheitern.

Ein Lunker im Kern ändert nichts, weil die Schraube ihn nie erreicht. Ein Lunker, der in die geschnittene Wand einbricht, nimmt die Flanke mit. Ob der Lunker das Gewindeprofil anschneidet und nicht, wie groß er ist, entscheidet über den Ausfall.

Warum wird das Gewinde erst nach dem Fräsen geschnitten?

Das Gewindeschneiden folgt der Fräse, weil die Öffnungsfläche der Bezug für den Boss ist. Das Gewindeloch muss unter dem Schraubenloch im Deckel sitzen, damit die Schraube gerade durchgeht.

Die Fräse schneidet Öffnungs- und Deckfläche, der Gewindebohrer folgt dieser Bezugsfläche. Ein Bohrer, der vor den Flächen läuft, folgt der Gusslage. Er legt die Gewindeachse fest, bevor die Fräse die Fläche bewegt, von der aus gemessen wird, und damit steht die Achse auf einem Bezug, den es zu diesem Zeitpunkt noch nicht gibt.

Die Gewindetiefe steht in derselben Zeichnungsangabe. Der Bohrer stoppt im Boss, damit er den 2,5 mm starken Boden nicht durchstößt; hinter der Flanke bleibt dann Wand stehen. Die Tiefe ist bis zur Freigabe durch die Gießerei offen.

Welches Drehmoment belegt ein M3-Gewinde?

Der Lunker ist der Grund für die Drehmomentprüfung. Ein M3-Gewinde muss den Gut-Ausschuss-Lehrdorn und die Drehmomentprüfung bestehen. Die Gutseite muss eintreten, die Ausschussseite nicht; danach geht die Schraube auf 2,5 N·m, darf sich nicht weiterdrehen, und dieser Wert ist bis zur Freigabe durch die Gießerei offen.

Der Lehrdorn liest das Profil, das der Bohrer geschnitten hat, der Drehmomentschlüssel liest die Wand dahinter. Ein Lunker, der die Gewindewand erreicht, lässt das Profil vollständig und ungestützt zurück: Der Dorn geht hinein, und erst die Schraube bringt die Last auf die Wand.

Mit abgedeckter Bohrung beim Beschichten liest der Lehrdorn dasselbe Gewinde nach dem Einbrennen.

Beide Prüfungen sind Werktischarbeit. Eine Drehmomentprüfung am Muster lässt das Lunkerrisiko in der Charge stehen, die ausgeliefert wird: Der eine Boss hält, der nächste gibt nach.

Was unterscheidet ein ausgerissenes Gewinde von einem versetzten Boss?

Ein ausgerissenes Gewinde führt auf den Lunker zurück. Es besteht den Lehrdorn meist und fällt bei der Drehmomentprüfung mit 2,5 N·m durch, weil der Lehrdorn nur ein beschädigtes Profil erkennt und den Hohlraum dahinter nicht sieht. Ein versetzter Boss besteht beide Prüfungen und verfehlt sein Positionsziel von Ø0,2 mm.

Das Koordinatenmessgerät misst die Position von der Öffnungsfläche aus, und die gehört zum Bezug, nicht zum Gewindebohrer.

Ein ausgerissenes Gewinde fällt dem Guss zu, ein versetzter Boss der Aufspannung. Die beiden Ausfälle landen auf verschiedenen Rechnungen, und die Behebung liegt bei verschiedenen Leuten.

Vor dem Angebot die Zeichnung mit Gewindeangabe und Tiefe, Bossposition und Bezug, die Abdeckliste für die M3-Bohrungen und die Chargengröße senden. Nur dann trennt das Angebot Formarbeit von Gewindeschneiden und Prüfen.