Warum eine Aluschraube der 600MPa-Klasse nötig ist

Getrieben von der „Dual-Carbon"-Strategie und der immer größeren Reichweite von Elektrofahrzeugen sind Magnesiumdruckguss-Strukturteile in großem Umfang in Batteriewannen, E-Antriebsgehäuse und Leichtbau-Fahrwerke eingezogen. Doch das Elektro Potential von Magnesium ist sehr niedrig: Wird es direkt mit einer herkömmlichen Stahlschraube verbunden, bildet sich in feuchter, wasdurchfahrener Umgebung leicht ein galvanisches Element, was Kontaktkorrosion auslöst. Hinzu kommt, dass der Wärmeausdehnungskoeffizient von Magnesium etwa doppelt so groß ist wie der von Stahl. Bei Temperaturwechseln verformen sich die Stahlschraube und die Magnesiummatrix unterschiedlich, die Vorspannung sinkt kontinuierlich – und es entstehen Risiken wie Dichtheitsverlust, Geräuschentwicklung und Lockerung.

Die bisher üblichen 6056-Aluminiumschrauben erreichten nur etwa 420MPa. Sie milderten das Korrosionsproblem, reichten aber für die Anforderungen der Drei-E-Systeme und des Fahrwerks an hohes Drehmoment, hohe Last und lange Lebensdauer nicht aus. Die nun offiziell vorgestellte kaltfließgepresste ZT68 600MPa-Hochleistungs-Aluminiumschraube ist die eigenentwickelte neue Produktgeneration, die genau diese Lücke schließt: Auf Basis eines modifizierten Werkstoffs der Serie 7 wird sie im Kaltfließprozess einteilig umgeformt – mit dem Ziel, „Leichtbau" und „Hohe Festigkeit" zugleich in der Hand zu haben.

Die harten Kennwerte der ZT68

Ausgehend von einer Sechskantflanschschraube M8×40 übertrifft die ZT68 die gängigen Aluschrauben in Festigkeit, Zähigkeit und Stabilität durchweg. Nach den vom Unternehmen veröffentlichten Messwerten erreicht die Verbindung eine Zugfestigkeit von 630MPa, rund 50% mehr als die 420MPa-Produkte, und behält gleichzeitig eine Dehnung von über 8% bei – „fest, aber nicht spröde".

Drei Prozessdurchbrüche: Werkstoff, Wärmebehandlung, Oberfläche

Werkstoff und Wärmebehandlung: Es kommt eine präzise Wärmebehandlung aus „Lösen + Abschrecken + Auslagern" zum Einsatz. Beim Lösen gehen die gelösten Atome wie Zn, Mg und Cu vollständig in Lösung, das Abschrecken erzeugt einen übersättigten Mischkristall; beim Auslagern scheiden sich feine, verteilte MgZn₂-Ausscheidungsphasen gleichmäßig aus und verankern die Versetzungen, wodurch die Festigkeit stark steigt. Selbst im Langzeiteinsatz bei 150°C bleibt die Festigkeit über 600MPa, ohne Kriechen oder Relaxation.

Gewinde und Oberfläche: Das Gewinde wird nach der Wärmebehandlung gewalzt. In den Gewindegründen entsteht ein gleichmäßiger Eigendruckeigenspannung, die der Betriebs-Zugspannung entgegenwirkt und die Dauerfestigkeit erhöht. Die Oberfläche wird eloxiert: Eine dichte Oxidschicht trennt die korrosionsauslösenden Medien ab, die Korngrenzen sind mikroskopisch klar und ohne durchgehende Sprödphasen, was den Korrosionspfad strukturell unterbricht. Das kaltfließgepresste, einteilige Umformen erhält die durchgehende Metallfaser und vermeidet, dass die Zerspanung das Gefüge zerstört. In Kombination mit einem dreistufigen Spezial-Schmiersystem wird der Gesamt-Reibbeiwert stabil im Bereich 0,09–0,15 gehalten.

Typische Einsatzfälle

• E-Antriebssysteme: Befestigung von Magnesium-Motorgehäusen, Getriebe-Flanschen und E-Steuerungs-Gehäusen; bei hoher Temperatur und hohem Drehmoment dämmt der abgeglichene Wärmeausdehnungskoeffizient den Vorspannungsabfall ein.
• Fahrzeugbatteriesysteme: Verbindung von Magnesium-Batteriewannen, Gehäuserahmen und Wasserkühlplatten; Potentialabgleich und Eloxal sichern Langzeit-Dichtheit und Korrosionsschutz.
• Leichtbau-Fahrwerk: Wechselbelastete Stellen wie Lenker aus Magnesium-Aluminium, Radträger und Hilfsrahmen; die Eigendruckeigenspannung erhöht die Dauerfestigkeit.
• Große Magnesium-Druckgussteile des Fahrzeugs: Befestigung von Instrumententafel-Trägern und Innenraum-Leichtbaustrukturen; die Kaltfließ-Konsistenz und der eng gestreute Reibbeiwert passen zu hochgetakteten Automatiklinien.

Serienfertigung und Lieferfähigkeit

YF Zhichengjia wurde 2005 in Shenzhen gegründet und ist seit über zwanzig Jahren in der Befestigungstechnik tätig. Das Unternehmen beherrscht die gesamte Prozesskette von Kaltfließpressen über Wärmebehandlung bis Oberflächentechnik, erhielt 2013 die IATF 16949-Zertifizierung und stieg 2017 in die NEV-Lieferkette ein. 2025 hat das Unternehmen als erster Anbieter die kaltfließgepresste Serienfertigung von Hochleistungs-Aluschrauben der 600MPa-Klasse realisiert und verfügt über einen kompletten Präzisionsprüfmittelpark, um kundenspezifische Befestigungslösungen für Leichtbauweisen aus Magnesium- und Aluminiumlegierungen stabil zu liefern.

Praxiseindrücke aus den ersten Serienlieferungen bestätigen die Auslegung: Im Vergleich zu den bisher verwendeten 6056-Bolzen liegt die Streckgrenze der ZT68-Schraube etwa vierzig Prozent höher, während das Gewicht weiter unter dem vergleichbaren Stahlbauteil bleibt. Für die Konstruktion bedeutet das schlankere Bosse, ein geringeres Risiko beim Aufbringen der Vorspannung und einen verlässlicheren Reibbeiwert über die gesamte Lebensdauer. In der Fertigung setzt YF Zhichengjia auf einen durchgängigen Kaltfließprozess mit nachgeschaltetem Gewindewalzen, damit die sich verfestigende Faser nicht durchtrennt wird. Begleitet wird die Umstellung von einer hundertprozentigen Eingangsmaterialprüfung auf Schmelzanalyse und Härte, um Chargenschwankungen der Legierung früh auszuschließen und die Serienstreuung niedrig zu halten.

Ein weiterer Aspekt ist die Nachhaltigkeit der Leichtbauidee: Je leichter jedes einzelne Befestigungselement wird, desto stärker addiert sich die Ersparnis über das gesamte Fahrzeug. Bei einer Großserie mit mehreren tausend Schrauben je Wagen summieren sich die eingesparten Kilogramm direkt auf den Stromverbrauch und die Reichweite. YF Zhichengjia begleitet diese Entwicklung von der ersten Projektzeichnung an, weil sich material- und umformgerechtes Konstruieren nur im Dialog mit dem Fertiger verhindern lässt. Wer die ZT68-Schraube einsetzt, bekommt nicht nur einen Werkstoff, sondern einen abgestimmten Prozess aus Draht, Umformung, Wärmebehandlung und geprüftem Reibbeiwert gleich mitgeliefert.