Schrauben

Lösbare und unlösbare Verbindungen oder beides?

31.05.2007 | Redakteur: Karl-Ullrich Höltkemeier

Sorgt für eine hohe Betriebssicherheit: Remform®-Schrauben zur Kunststoffdirektverschraubung, mit ihrer Torsionsfestigkeit, haben ein hohes Überdrehmoment, das sich dort bewährt, wo Schrauben durch hohe Torsions-belastung in entsprechenden Anwendungsfällen durch Bruch versagen. Bilder: Arnold
Sorgt für eine hohe Betriebssicherheit: Remform®-Schrauben zur Kunststoffdirektverschraubung, mit ihrer Torsionsfestigkeit, haben ein hohes Überdrehmoment, das sich dort bewährt, wo Schrauben durch hohe Torsions-belastung in entsprechenden Anwendungsfällen durch Bruch versagen. Bilder: Arnold

Angesichts des sich aus technischen und ökonomischen Gründen kontinuierlich entwickelnden Einsatzes von Kunststoffen, kommt der Notwendigkeit einer kosteneffektiven und prozesssicheren Befestigungsmethode eine ständig wachsende Bedeutung zu. Die Anforderungen des Marktes and die Verbindungslösungen sind recht komplex. Generell kann man diese in lösbare und unlösbare Verbindungen untergliedern.

Lösbare Verbindungen werden dort nachgefragt, wo die Verbindung im Schadensfall oder Anwendungsfall gelöst werden muss. Die Anforderungen des Marktes beziehen sich in diesem Falle auf kostengünstige Bauteile und Betriebsmittel sowie eine hohe Betriebs- und Prozesssicherheit.

Unlösbare Verbindungen kommen dort zum Einsatz wo Bauteile nicht reparabel sind bzw. dort wo Verbindungen aufgrund von Sicherheitsvorgaben nicht gelöst werden sollen und dürfen (z.B. Airbag-Anwendungen im Automobilbereich) Neben der Unverlierbarkeit der Verbindungselemente verlangt der Markt hier geringe Montagezeiten und eine hohe Prozesssicherheit.

Lösbare Verbindungen benötigen MontagezeitIn der Regel wird diese Art der Verbindung durch Schrauben und Muttern geschaffen. Dies ist zwar einerseits kostengünstig im Hinblick auf die direkten Teilekosten, fordert aber andererseits Zeit zur Montage.

Die wirtschaftlichste Alternative zur Erfüllung dieser umfangreichen Anforderungen ist laut Mario Metzger, Produktmanager bei Arnold Umformtechnik, der Einsatz von Remform-Schrauben zur Kunststoffdirektverschraubung. Bei dieser Verschraubungsart sind sowohl die Kosten für die Montage als auch für das Verbindungselement am geringsten. Dies wird so auch z.B. durch die VW-Norm 01128, welche Anwendungsempfehlungen für Kunststoffverbindungen beinhaltet, zum Ausdruck gebracht.

Hohe Betriebssicherheit der gesamten Verbindung

Die Remform-Schraube bietet aufgrund ihrer asymmetrischen Gewindeflankform eine hohe Betriebssicherheit der gesamten Verbindung, wodurch Nacharbeiten durch Fehlmontage oder gar Feldausschussfälle vermieden werden. Durch die asymmetrische Gewindegeometrie der Schraube wird der Materialfluss des geformten Kunststoffgewindes optimiert und die Auszugskräfte gegenüber herkömmlichen symmetrischen Gewindeflanken erhöht.

Das dies alles nicht nur blanke Theorie ist, hat Arnold Umformtechnik vor kurzem durch den Einsatz der Remform-Schraube bei einem renommierten Waschmaschinenhersteller bewiesen: „Die Anforderung des Kunden bezog sich auf die Verbindung einer zweigeteilten Waschmaschinenlaugentrommel wobei folgende Parameter erfüllt werden sollten:

1.Um Trommeldichtheit zu gewährleisten muss die Restklemmkraft über die Lebensdauer der Waschmaschine hinweg ausreichend sein

2. Temperaturbeständigkeit, von -10° bis +65° C

3. Extrem kurze Montagezeiten (weniger als 1 s pro Schraube)

4. Vibrationsbeständigkeit

Dieses Anforderungsprofil konnten wir durch den Einsatz der Remform-Schraube optimal erfüllen“ so Mario Metzger.

Unlösbare Verbindungen sind oft teuer

Unlösbare Verbindungen werden zumeist durch Schweißen, Kleben, Nieten oder Klipsen realisiert. Sie sind zwar unverlierbar, andererseits aber oft nur teuer zu realisieren. Deshalb hat Arnold Umformtechnik mit dem Arnold-TriPress (ATP) ein Verbindungselement entwickelt, das je nach Bedarf eine lösbare oder unlösbare Verbindung oder auch eine Kombination aus beidem darstellt.

Hierbei handelt es sich um einen Einpressbolzen in unterschiedlichen Varianten und Kombinationen. Gegenüber herkömmlichen Produkten mit rundem Schaft weist er einen trilobularen (dreieckigen) Querschnitt auf.

Der Bolzen wird in runde Kernlöcher eingepresst, welche dadurch die trilobulare Form des Bolzens annehmen. So wird für Formschluss gesorgt, was die Einpresskraft minimiert. Nach Einpressen des Schaftes werden große Verdreh-, und Auszugskräfte generiert, welche die Bruchmomente eines herkömmlichen Verbindungselementes übertreffen.

Kostensenkung bei den Betriebsmitteln

ATP lässt sich in duktile Leichtmetalle und Kunststoffe einpressen. Auch wenn die Einsatzmöglichkeiten des Verbindungselementes sehr vielseitig sind, werden seine Vorteile besonders beim Verbinden elektrischer Anschlüsse im Kfz-Bereich deutlich: Viele dieser Anschlüsse wurden hier bisher mit Standard-Sechskantschrauben ausgelegt, um die Torsionsmomente, die durch die Befestigung der Anschlussleitung entstehen, über eine Gegenform im Bauteil aufzunehmen. Das Verbindungselement oder der Anschlussbolzen wird separat montiert. Hierfür sind meist aufwändige Betriebsmittel wie Schrauber und Zuführung sowie Zusatzteile wie Muttern, Scheiben und Sicherungselemente erforderlich. Das Einbringen der Anschlussbolzen ist dadurch sehr aufwändig, verbindungstechnisch untergeordnet und damit sehr kostenintensiv.

Der Einsatz des ATP-Verbindungssystems senkt die Kosten für Betriebsmittel erheblich: Der entsprechende Anschlussverbinder wird bis zur Kopfauflage eingepresst – aufwändige Betriebsmittel und Zusatzteile entfallen. Nach dem Einpressen ragt der Gewindeteil des Verbinders aus dem Bauteil. Das zu befestigende Teil wird aufgesteckt und mittels einer Mutter festgeschraubt.

Mit dem Einpressbolzen ATP lassen sich so lösbare oder unlösbare Verbindungen herstellen oder auch eine Kombination aus beidem. Sein dreieckiger Querschnitt wird formschlüssig in runde Löcher gepresst. Über Gewindeanschlüsse lassen sich auf herkömmliche Art weitere Bauteile befestigen.

 

Übersicht lösbare/unlösbare Verbindungen

 

Der Nutzwert für den Konstrukteur

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