Fließbohren – Fließgewindeformung

Flowdrill oder Fließbohren, ist ein Bohrverfahren der Metallbearbeitung, welches Bohrungen spanlos durch Plastifizierung des Materials formt.

Fließgewindeformung oder Flowtap ist auch ein nicht spanabhebendes Berarbeitungsverfahren. Das Gewinde wird nicht geschnitten sondern gerollt.

Prinzip:

Beim Fließbohren wird ein hochhitzebeständiges Hartmetall Fließbohrwerkzeug verwendet. Dies wird bei einer hohen Geschwindigkeit und hohen Axialkraft gegen ein Werkstück gedrückt. Als Ergebnis entwickelt sich lokal viel Reibungswärme (ca. 600°C) , wodurch beim Material des Werkstückes eine Plastifizierung erreicht wird. Das Fließbohrwerkzeug formt ein Loch im Werkstück. Das plastifizierte Material geht allerdings nicht verloren, sondern bildet einen Wulst auf der Innenseite der Bohrung. Der Wulst hat eine Länge von etwa dem Dreifachen der ursprünglichen Wandstärke des Werkstückes. Mit einem Gewindeformer (Flowtap) kann man ein Innengewinde durch eine spanlose Material-verdrängung erstellen.

Vorteile:

• Sehr schnelles Verfahren.
• Hohe Genauigkeit.
• Lokale Erhöhung der Wandstärke. Aufgrund der Bildung von einem Wulst unterseits des gebohrten Loches, ist es möglich, Objekte (beispielsweise Bolzen) mit einer hohen Festigkeit in sehr dünnem Plattenmaterial zu befestigen.
• Es ist ein sauberes Verfahren, weil keine Abfälle (Späne) anfallen.
• Höhere Qualität bei einer Schraubverbindung.
• Im Vergleich mit dem herkömmlichen Gewindeschneiden, wird kein Material aus der Wandstärke des Durchzugs geschnitten. Das Gewindeloch ist somit stärker. Es gibt kaum einen Unterschied in der Belastungskapazität bei einer statischen Belastung, aber unter dynamischer Belastung, besteht ein erhöhtes Risiko von Ermüdungsbruch bei geschnittenes Gewinde. Ein gerolltes (Flowtap) Gewinde ist bei einer dynamischen Belastung zu bevorzugen.

Nachteil:

• Der Prozess kann nicht in Vollmaterial verwendet werden, da das verdrängte Material Platz zum aus weichen braucht. Allerdings ist möglich um Material bis zu zwölf (12) mm Stärke auf dieser Weise zu bearbeiten.
• Das verwendete Material darf in der Regel (noch) nicht beschichtet sein.

A = Anfangsposition

B = Durch Axialkraft und hohe Drehzahl entsteht Reibungswärme, die das Material plastifiziert. Schließlich wird das Werkzeug durch das Material hin gedrückt.

C = Gewindebildung

Anwendungsbereich:

• Flowdrill wird eingesetzt bei dünnwandigem Material (Blech, Rohr und Profilrohr).
• Nicht jedes Material ist für diese Technik geeignet, aber jedoch bei Stahl mit einer Zugfestigkeit < 700N/mm², nicht Spröde Werkstoffen, Aluminium, Edelstahl, Kupfer und Messing.
• Gewindeverbindungen.
• Dichtflächen.
• Lager- / Gelenkstellen.
• Löt- und Schweißverbindungen.

Beispiele:

• In relativ dünnwandigen Rohren, Hohlprofile oder Blechen, können normalerweise keine Gewindebohrungen angebracht werden. Durch Einbeziehung von dem durch das Fließbohren entstandenen Wulst, kann eine hoch feste Schraubverbindung hergestellt werden. Beispielsweise für die Aufnahme eines Flasche- und / oder Gepäckträger in einem Fahrradrahmen.
• Mit Hilfe von einer Fließbohrung kann in einer Bewegung, ein Loch in Blechmaterial geformt werden, in dem ein Lager gedrückt werden kann.
• In den durch Fließbohren entstandenen Wulsten, können Rohre gepresst werden, beispielsweise für einen Wärmetauscher.