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Produkte
Dichtstopfen
KOENIG-EXPANDER® - Dichtstopfen für Betriebsdrücke bis 450 bar

MB 600-090

Bohrungsrauheiten: Anforderungen

Ist beim Einbau des KOENIG Expander®s in harten Einbauwerkstoffen keine Zwangsverkrallung möglich, so muss zur Erreichung der Druckleistungen die Verankerung über eine Bohrungsrauheit Rz = 10-30 µm erfolgen. Bei Rauheiten Rz > 30 µm besteht die Gefahr von Leckagen.

Rauheitsbild

Erforderliches Rauheitsbild



Die ideale Rauheit in der Bohrung für eine Verankerung wird durch Bohren mit einem Spiralbohrer oder Spiralsenker erreicht.		Unerwünschtes Rauheitsbild



Durch Reiben erzeugt man ein einseitig eingeglättetes Rauheitsprofil. Dieses Rauheitsbild ist unerwünscht.

Einbauwerkstoffe / Voraussetzungen

Unbenanntes DokumentDie Betriebsdruck-Angaben sind unter folgenden Voraussetzungen erreichbar:

Einbauwerkstoff
mittlere
Zugfestigkeit
Rm [N/mm²]
min.
Bruchdehnung
A5 [%]
mittlere
Dehngrenze
Rp 0.2 [N/mm²]
min.
Härte HB
Hochfester Stahl
ETG-100
AISI 1144
1000
6
865
280
Autom. Einsatzst.
C15Pb
1.0403
560
6
300
180
Grauguss
GG-25
DIN 1691
250
-
-
160
Sphäroguss
GGG-50
DIN 1693
500
7
320
170
Aluminium-Leg.
Al CU Mg 2
3.1354 / AA2024
480
8
380
120
Aluminium-Leg.
Al Mg Si Pb
3.0615 / ~AA6262
340
8
300
90
Al-Gusslegierung
G-Al Si 7 Mg
3.2371 / AA356-T6
300
4
250
80
  • Gleich hohe Betriebsdruckleistungen können auch bei Einbauwerkstoffen mit ähnlichen mechanischen Eigenschaften erreicht werden. Die entsprechenden Einbaubedingungen müssen jedoch eingehalten werden.

  • Anwendungen in Aluguss, Magnesiumlegierungen, Buntmetallen und Kunststoffen auf Anfrage

  • Einflussfaktoren, welche die Betriebsdruckleistungen beeinträchtigen, siehe unter:
    - Verankerungsprinzip
    - Bohrungsrauheiten
    - Konstruktive-Richtlinien

  • Zwangsverkrallung zwischen Hülsenwerkstoff und Einbauwerkstoff bei:
    Hüsenhärte > Härte Einbauwerkstoff, Differenz min. HB = 30
    Bei geringerem Unterschied in der Härte muss die entsprechende Rauheit Rz = 10 - 30 µm eingehalten werden.
Sicherheitsbereich

Der Sicherheitsbereich beinhaltet unkontrollierbare Einflüsse. Dynamische Belastungen bei Nenndruck, mit 106 Lastwechsel und einer Frequenz von 3 - 4 Hz haben gezeigt, dass der anschliessend gemessene Berstdruck, Test (A) sowie der Prüfdruck, Test (B) sich um ca. 20% reduziert.  

Konstruktive Richtlinien

Wandstärken/Randabstände

Der KOENIG Expander® wird durch die radiale Expansion der Hülse, welche im teilplastischen Bereich liegt, mit dem Einbauwerkstoff verankert. Die daraus resultierenden Kräfte sowie die hydraulischen Drücke und Temperaturbeanspruchungen bedingen je nach Expandertyp und Charakteristik des Einbauwerkstoffes minimale Wandstärken bzw. Randabstände.

Untitled Document

Abstand zur Außenkontur: gerade Abstand zur Außenkontur: rund Wandstärke zwischen Bohrungen
Abstand zur Außenkontur: gerade Abstand zur Außenkontur: rund< Wandstärke zwischen Bohrungen
Die Richtwerte  für die minimalen Wandstärken und Randabstände (Wmin.) beinhalten diese Einflussfaktoren. Bei  Einhaltung dieser Werte sind lediglich leichte Deformationen an den Außenkonturen des Einbauwerkstoffes von ≤ 20 µm zu erwarten, welche jedoch die Funktion des KOENIG Expander®s nicht beeinträchtigen. Bei einer Unterschreitung  des Richtmaßes (Wmin.) besteht die Gefahr einer Überbeanspruchung des Einbauwerkstoffes, welche die Funktion  des  KOENIG Expander®s beeinträchtigen kann. In solchen Fällen sind Versuche durchzuführen.

Richtwerte Wmin. für Wandstärken und Randabstände

Bei Durchmesser KOENIG Expander®d1 ≥ 4 mm: Wmin. = fmin. ⋅ d1
d1 < 4 mm: Wmin. = fmin. ⋅ d1 + 0.5 mm

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Einbau-Werkstoff Bezeichnung
1
2
3
4
5
6
7
ETG 100 C 15 Pb EN-GJS-600-3 EN-GJL-250 AICuMg2 AIMgSiPb G-AISi7Mg
Mittl. Zugfestigkeit Rm [N/mm²] 1000 560 650 250 480 340 300
Min. Bruchdehnung A5 [%] 6 10 3 0,3 8 8 4
Mittl. Dehngrenze
Rp 0,2 [N/mm²]		 865 300 425 200 380 300 250
KOENIG Expander® Serie
Faktor fmin.
MB 600
 0,6 0,8 0,8 1,0 0,8 1,0 1,0
MB 700
 0,6 0,8 0,8 1,0 0,8 1,0 1,0
MB 850
 0,5 0,6 0,6 1,0 0,6 1,0 1,0
SK
 0,5 0,6 0,6 1,0 0,6 1,0 1,0
HK 55
 0,4 0,5 0,5 0,8 0,5 0,8 0,8
LP 0,3 0,3 0,3 0,5 0,4 0,5 0,5
LK 600 0,4 0,5 0,5 0,8 0,7 0,7 0,7
LK 950 0,3 0,3 0,5 0,6 0,4 0,5 0,5

Rundheitstoleranz

Um eine sichere Funktion des KOENIG Expander®s in Bezug auf Druckleistung und Dichtheit zu gewähren, muss die Rundheitstoleranz von t = 0,05 mm eingehalten werden.

Untitled Document

 Mit Zweilippen-Spiralbohrern werden in der Regel die geforderten Bohrungs- und Rundheitstoleranzen erreicht. Besser lassen sich diese Toleranzen insbesondere bei großen Bohrungsdurchmessern mit einem Dreilippen-Spiralbohrer erreichen.

Konizität der Bohrung

Innerhalb der aktiven Dichtzone des KOENIG Expander®s muss die Bohrung zylindrisch sein. Der Bohrungseinlauf darf bis zu 0,25 x d1 (0,15 x d1 bei LK) konisch verlaufen, da diese Zone keinen primären Einfluss auf die Dichtfunktion hat.

Untitled Document

Serie MB
Serie SK
Serie HK
 Serie LP SerieLK

Erforderliche Einbaulängen

Untitled Document

 
dN
Serie MB
Serie SK
Serie HK
Serie LP
Serie LK
Verschl.-Schr. DIN 908
d1
l3 min
l4 min*
d1
l4 max
d1
l4 max
d1
l2 min
d1
l4 max
d1
l4 max
2,0
3,0
3,4
5,0
.
.
.
.
       
.
.
3,0
4,0
3,8
5,5
.
.
3,0
7,0
   
.
.
4,0
5,0
5,3
7,0
4,0
6,5
4,0
8,0
4,40
7,00
4,0
 4,0
.
.
5,0
6,0
6,3
8,5
5,0
7,5
5,0
9,5
5,40
8,00
5,0
 4,8
M 8x1
11,5
6,0
7,0
7,3
9,5
6,0
8,0
6,0
10,0
6,40
8,50
6,0
 5,3
M 8x1
11,5
7,0
8,0
8,3
11,0
7,0
9,0
7,0
11,0
7,40
8,50
7,0
 5,8
M 10x1
12,0
8,0
9,0
9,8
12,5
8,0
10,5
8,0
11,5
8,45
9,50
8,0
 6,8
M 10x1
12,0
9,0
10,0
10,8
13,5
9,0
11,0
9,0
13,0
9,60
10,00
9,0
 6,8
M 12x1,5
16,0
10,0
12,0
12,8
16,0
10,0
12,5
10,0
13,5
10,65
11,00
10,0
 6,8
M 12x1,5
16,0
12,0
14,0
14,5
18,0
.
.
.
.
12,75
12,00
12,0
 7,8
M 14x1,5
16,5
14,0
16,0
16,5
20,0
.
.
.
.
   
14,0
 8,7
M 16x1,5
16,5
16,0
18,0
18,5
22,5
.
.
.
.
   
16,0
11,5
M 18x1,5
17,5
18,0
20,0
21,5
25,5
.
.
       
18,0
13,0
M 20x1,5
19,5
20,0
22,0
24,5
28,5
.
.
       
.
.
M 22x1,5
19,5

dN = Vorgegebene Nennbohrung/Systembohrung
 
* Einbaulängen Serie MB
 
Die erforderlichen Einbaulängen l4 min bei der Serie MB gelten für Einbauwerkstoffe ab Härte HB = 90. Bei weicheren Werkstoffen sind entsprechend höhere Einbaulängen zu wählen.  

Kontaktkorrosion

Unbenanntes Dokument

Bei der Wahl des KOENIG Expander®s ist zu berücksichtigen, dass der Werkstoff des Dichstopfens und jener des Werkstückes unterschiedliche elektrische Potentialspannung aufweisen können. Die dadurch vorhandene Potentialspannungs-Differenz verursacht, unter Anwesenheit eines elektrisch leitenden Mediums (z.B. 5%-ige wässrige Natriumchlorid-Lösung), eine Kontaktkorrosion. Das unedlere Metall oder dessen Oberflächenschutz wird zur Anode und zum edleren Metall, der Kathode übertragen. Die Korrosionsgeschwindigkeit bzw. Stromdichte wird durch die Flächenanteile bzw. Volumenanteile der Anode/Kathode bestimmt.

  Kathode
     
  Anode
 
großer Anodenbereich → kleine Stromdichte an der Anode → langsame Korrosion
 
kleiner Anodenbereich → große Stromdichte an der Anode → schnelle Korrosion

Einfluss der Kontaktkorrosion

Die untenstehende Richtwerttabelle zeigt das Kontaktkorrosions-Verhalten des KOENIG Expander®s in den gebräuchlichsten Einbauwerkstoffen unter Berücksichtigung der Flächenanteile der beiden Metalle, welche die Korrosionsgeschwindigkeit beeinflussen.

 
KOENIG Expander® Serie
Einbauwerkstoff
MB 600
MB 700
MB 850
SK
HK 55
LP 900
LK 600
LK 950
Stahl, niedrig- oder unlegiert, blank
2
2
2
2
2
2
2
2
Stahl, niedrig- oder unlegiert, gelb chromatiert
2
2
1
2
2
2
2
2
Stahl, niedrig- oder unlegiert, phosphatiert
2
2
2
2
2
2
2
2
Nitrierte oder eingesetzte Stähle
je nach Verfahren unterschiedliches Verhalten
Nichtrostender Stahl X 10 Cr NiS 18 9 WS-Nr. 1.4305
1
1
3
3
3
2
1
3
Nichtrostender Stahl X 12 CrS 13 WS-Nr. 1.4005
1
1
3
3
3
2
1
3
Grauguss GG DIN 1691 blank
2
2
2
2
2
2
2
2
Grauguss GG DIN 1691 verzinkt, chromatiert
2
2
1
2
2
2
2
2
Grauguss GG DIN 1691 phosphatiert
2
2
2
2
2
2
2
2
Sphäroguss GGG DIN 1693 blank
2
2
2
2
2
2
2
2
Sphäroguss GGG DIN 1693 verzinkt, chromatiert
2
2
1
2
2
2
2
2
Sphäroguss GGG DIN 1693 phosphatiert
2
2
2
2
2
2
2
2
AlMg1SiCu Ws-Nr. 3.3211 AA-Norm 6061
2
2
2
2
2
2
2
2
AlMgSiPb Ws-Nr. 3.0615 AA-Norm ~6262
2
2
2
2
2
2
2
2
AlCuMg2 Ws-Nr. 3.1354 AA-Norm 2024
2
2
2
2
2
2
2
2
AlZnMgCu1,5 Ws-Nr. 3.4365 AA-Norm 7075
2
2
2
2
2
2
2
2
G-AlSi7Mg Ws-Nr. 3.2371 AA-Norm 356-T6
2
2
2
2
2
2
2
2
G-AlSi9Mg Ws-Nr. 3.2373
2
2
2
2
2
2
2
2
G-AlSi10Mg Ws-Nr. 3.2381
2
2
2
2
2
2
2
2

Unter Anwesenheit eines elektrisch leitenden Mediums wird die Kontaktkorrosion am KOENIG Expander®:
1 durch das Einbauwerkstück nicht beschleunigt.
2 durch das Einbauwerkstück leicht beschleunigt.
3 durch das Einbauwerkstück beschleunigt.

Empfehlung zur Verhinderung der Kontaktkorrosion

  • Einbaukombinationen mit keinem (neutralen) oder kleinem Potentialunterschied wählen.
  • Korrosionsmindernde konstruktive Gestaltung, d. h. möglichst Ablagerungen von Flüssigkeiten an der Außenseite KOENIG Expander®/Werkstück vermeiden.
  • Durch geeigneten Oberflächenschutz läßt sich der Korrosionsangriff weitgehend verhindern.

Salzsprühtests nach DIN 50021 können in unserem Labor durchgeführt werden.

Prüfdruckleistungen KOENIG Expander®

Prüfdruck, Test (A)

Beim Prüfdruck, Test (A) wird der KOENIG Expander® statisch bis auf Berstdruck bzw. Auspressdruck belastet. Diese Prüfung wird bei Koenig Verbindungstechnik für die Funktionsprüfung während des Produktionsprozesses durchgeführt. Jedes Produktionslos (Batch-Nr.) wird dieser Funktionsprüfung unterstellt.



Prüfdruck, Test (B)

Beim Test (B) wird der KOENIG Expander® einem Langzeitversuch mit praxisnahen Gegebenheiten ausgesetzt. Es wird derjenige Druck ermittelt, der bei intermittierdenden Druckbelastungen und Temperaturschwankungen, ohne Auspressen des Dichtstopfen, aufgenommen werden kann.

Bedingungen

Temperatur:2 h bei +100 °C (150 °C*)/2 h bei -40 °C Temperaturwechsel: ca. 30-45 min.
Druck:intermittierend 2 min. 0 bar, 3 min. auf Prüfdruck
Dauer:170 h (Langzeitversuch)
Bohrung:Toleranz, Rundheit und Rauheit gemäß Normblättern. Oberfläche blank. Rand- und Wandabstand gemäß Normblatt

* Für Niederdruckstopfen in bestimmten Werkstoffen



Wir weisen darauf hin, dass der Einsatz unserer Dichtstopfen im oben genannten Temperaturbereich geprüft ist. Bei abweichenden Temperaturbedingungen bitte anfragen.

Qualitätssicherung

KOENIG Expander®

Oberste Priorität hat für Koenig Verbindungstechnik die Qualitätssicherung. Die ständig steigenden Anforderungen an Produkte, Systeme sowie Dienstleistungen in Bezug auf Eignung, Leistung, Zuverlässigkeit, Sicherheit und Umwelt erfüllt Koenig Verbindungstechnik als Hersteller des KOENIG Expander®s durch ein effizientes und integriertes Qualitäts- und Umweltmanagement mit den Zertifizierungen ISO/TS 16949:2002 und ISO 14001. "Total Quality Management" (TQM) im Dienste unserer Kunden durch:

Klare Spezifikationen
in Zusammenarbeit mit unseren Lieferanten

Genaue Anweisungen und Arbeitsabläufe
für sämtliche Mitarbeiter

Vorschriften
in der Prüfung

Prozesslenkung
in der Herstellung und Montage

Qualitätsüberwachung
mittels statistischen Techniken wie SPC, Regelkarten usw.

Designlenkung
in der Entwicklung, Projektierung und im Änderungsdienst.

Mitarbeiterschulung
durch regelmäßige interne Auditierung und Durchführung von Qualitätszirkeln.

Wichtig:

Sämtliche KOENIG Expander® werden auf dem Verpackungs-Etikett durch Batch-Nummern (Produktions-Seriennummer) identifiziert. Diese Batch-Nummer garantiert eine Rückverfolgbarkeit sämtlicher qualitätsrelevanten Merkmale der Produktion und Beschaffung.



Verankerungsprinzip

Die erforderlichen Bohrungsrauheiten stehen in direktem Zusammenhang mit der Härte und den Festigkeitseigenschaften des Einbauwerkstoffes. Je nach Einbaukombination Dichtstopfen/Einbauwerkstoff erfolgt entweder eine Verankerung über das Rillenprofil der Expander-Hülse (Zwangsverkrallung) oder eine Verankerung über die Oberflächenrauheit der Bohrung.
Wichtig: Bei der Wahl des KOENIG Expander®s muss je nach Härte des Einbauwerkstoffes die Bohrungsrauheit angepasst werden.

Verankerungsprinzip in Abhängigkeit des Einbauwerkstoffes



Für die zulässigen Betriebsdrücke muss die Verankerung über die Bohrungsrauheit des Einbauwerkstoffes erfolgen. Rauheit Rz =10 bis 30 µm.
Die Verankerung in der Bohrung des Einbauwerkstoffes erfolgt zwangsläufig über das Rillenprofil des KOENIG Expander®s (Zwangsverkrallung).
Die Zwangsverkrallung ist mit KOENIG Expander®n der Serie HK nicht möglich. Solche Kombinationen sind nur für Niederdruckanwendungen zugelassen.
Übergangsbereich: Für die zulässigen Betriebsdrücke muss die Verankerung über die Bohrungsrauheit des Einbauwerkstoffes erfolgen. Rauheit Rz = 10 bis 30 µm.

Verankerung über das Rillenprofil (Zwangsverkrallung)
KOENIG Expander® Serie MB 850 in Aluminium-Legierung HB = 90
Verankerung über das Rillenprofil
(Zwangsverkrallung)
KOENIG Expander® Serie SK in Aluminium-Legierung HB = 90
Verankerung über die Bohrungsrauheit
KOENIG Expander® Serie HK 55 in Grauguss HB = 160
Leichte Verankerung über das Rillenprofil
KOENIG Expander® Serie LK 950 in Aluminium-Legierung HB = 90
Verankerung über das Rillenprofil (Zwangsverkrallung)
KOENIG Expander® Serie LP 900 in Aluminium-Legierung HB = 90

Druckleistung

Serie
MB 600 d1
mm 		Einbauwerkstoff
ETG-100
AISI 1144		 C15Pb
1.0403 		GG-25
     DIN 1691     		 GGG-50
DIN 1693		 AICuMg2
3.1354 		AIMgSiPb
3.0615 		G-AISi7Mg
3.2371
   
PTest*
[bar] 		PB**
[bar] 		PTest*
[bar] 		PB**
[bar]
3-10 1400 450 1200 380
12-14 1000 350 900 280
  * Prüfdruck (Wechseltemperatur unter inter-
  mittierendem Druck)		 ** Maximaler Betriebsdruck

Montagerichtlinien

Serie MB

Bohrungen

Untitled Document

  • Die Bohrungen müssen innerhalb der nach den Normblättern vorgeschriebenen Toleranzen liegen.
  • Das Stufenbohrungsverhältnis d2/d3 muss gemäß Normblatt eingehalten werden.
  • Rundheitstoleranzen müssen innerhalb von t = 0,05 mm liegen.
  • Bei harten Werkstoffen muss die Bohrungsrauheit einen Wert von Rz = 10-30 µm aufweisen.
  • Längsrillen und Spiralriefen sind zu vermeiden. Diese beeinflussen die Dichtigkeit.
  • Die Bohrungen müssen absolut öl- und fettfrei sowie frei von Spänen sein.

Einbauvorgang

Untitled Document

  • Mit der Kugel nach außen den KOENIG Expander® in die Stufenbohrung einführen, wobei der obere Hülsenrand nicht über die Außenkontur des Werkstückes vorstehen darf.
  • Bei zu geringer oder keiner Stufenbohrung muss der Hülsenboden genügend stark gestützt werden.
  • Kugel mittels Montageeinrichtung soweit einpressen, bis der obere Scheitelpunkt unterhalb des Hülsenrandes liegt. Entsprechende Richtwerte des Setzweges S sowie des Maßes X sind aus der Tabelle zu entnehmen.

Wichtig:

Untitled Document

  • Für die Montage des KOENIG Expander®s Setzstempel gemäß Datenblatt verwenden.
  • Reinigen/Entfetten des KOENIG Expander®s vor dem Einbau nur im Sprühverfahren mit Lufttrocknung erlaubt, kein Tauchen und Vakuumtrocknen.

Montageeinrichtung

Untitled Document

  Bevorzugt werden wegbegrenzte Montageeinrichtungen, da ein kraftbegrenztes Einpressen schwer kontrollierbar ist. Die Montage kann auch mittels Handpresse erfolgen. Da der KOENIG Expander® eine optimale Orientierbarkeit aufweist, ist ein automatisiertes Verarbeiten problemlos. Bei Kleinserien oder Einzelanfertigungen ist die Montage mit Hammer und Setzstempel möglich.
Die Schlagseite unterliegt einem Verscheiß und muss bei Bedarf nachgeschliffen werden.

Einbaumaße

Untitled Document

Serie MB 600 / MB 700 / MB 850
d1 (mm)
3
4
5
6
7
8
9
10
12
14
16
18
20
22
S (mm)
Setzweg (Richtwert)
1,2
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
5,5
6,35
7,0
8,0
9,0
10,0
X (mm)
± 0,2
Lage Kugelscheitel-
punkt zu Hülsenrand
0,4
0,2
0,4
0,4
0,4
0,3
0,4
0,4
0,4
0,4
0,6
0,6
0,8
0,8

Setzkräfte

Untitled Documenta) Kraft bei min. Bohrungstoleranz
b) Kraft bei max. Bohrungstoleranz

Gemessen in Stahl mit einer Zugfestigkeit Rm=1000N/mm².
In Einbaumaterialien mit geringeren Festigkeiten sind die Werte tiefer.

Demontage

Untitled DocumentBeim KOENIG Expander® MB  ist die Demontage möglich. Die Kugel kann je nach Härte mit einem hartmetallbestückten Bohrer oder mit einem HSS-Bohrer ausgebohrt werden.

MB 600-030 bis 140 Kugel ~200 HB: HSS-Bohrer
MB 700-030 bis 220 Kugel ~45 HRC: Hartmetallbestückter Bohrer
MB 850-030 bis 220 Kugel ~45 HRC: Hartmetallbestückter Bohrer


Vorgang

Untitled Document

  • Bis Expander-Durchmesser 6 mm:
    Direkt in einem Arbeitsgang auf nächstgrößeren Durchmesser gemäß Normblatt aufbohren.
  • Expander-Durchmesser >6mm:
    In mehreren Arbeitgängen aufbohren und zuletzt auf nächstgrößeren Durchmesser gemäß Normblatt aufbohren.
  • Bohrungen von Spänen oder eventuell übrig gebliebenen Hülsenresten befreien, reinigen (öl- und fettfrei).
  • Neuen KOENIG Expander® einsetzen.

    • Wichtig:
    Nach der Demontage immer den nächstgrößeren Expander-Durchmesser einsetzen.

Technische Änderungen vorbehalten.
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