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Verschiedene Sicherungsmethoden der Verbindungstechnik für Ihre Anwendung: Sicherungsmuttern

Im vierten Teil unserer Reihe zu Sicherungsmethoden in der Verbindungstechnik geht es um Sicherungsmuttern, auch als selbstsichernde Muttern mit Klemmteil bezeichnet, da sie nicht „frei drehend“ sind, sondern zur Montage ein bestimmtes Aufschraubmoment erfordern.

Über die Jahre wurden viele verschiedene Arten von Sicherungsmuttern entwickelt, wir wollen uns hier jedoch auf zwei allgemeine Kategorien konzentrieren: Ganzmetall-Sicherungsmuttern und Sicherungsmuttern mit Polyamideinsatz.

Ganzmetall-Sicherungsmuttern

Ganzmetall-Sicherungsmuttern sind zu Beginn noch frei drehende Muttern, die dann in einer Presse weiterverarbeitet werden. Dabei wird ein Teil des Gewindes deformiert, sodass bei der Montage Reibung entsteht. Klassifiziert werden sie abhängig davon, ob die Sicherung oben oder seitlich an der Mutter erfolgt. Daher ist es empfehlenswert, dass Sie den Unterschied kennen, um die beste Ausführung für Ihre Anwendung wählen zu können.

Sicherung oben

Bei dieser Art von Sicherungsmuttern wird das Gewinde an einem Ende der Mutter durch eine Quetschung deformiert, sodass die Montage nur in eine Richtung erfolgen kann. Die gängigste Variante dieser Art von Sicherungsmutter (häufig auch als Stover-Sicherungsmutter bezeichnet) verfügt über eine konische Form an der Oberseite, sodass diese für die einseitige Montage leicht erkennbar ist.

Sicherung seitlich

Die beidseitig einsetzbaren Sicherungsmuttern können in beide Richtungen montiert werden, wodurch sie sich für die automatisierte Montage eignen. Identifiziert werden können diese Muttern anhand von Einprägungen an den flachen Seiten der Muttern. Üblich sind entweder eine oder zwei an entgegengesetzten Seiten angebrachten Einprägungen.

Muttern mit Polyamideinsatz

Muttern mit Polyamideinsatz verfügen über einen gewindelosen Polyamidring als Klemmteil, der am Ende des Herstellungsprozesses am oberen Teil der Mutter eingebördelt wird. Bei der Montage auf eine Schraube, wird für eine kraftschlüssige Sicherung ein Gewinde in den Polyamidring an der Stirnseite der Mutter geformt.

Alle Mutternarten weisen Vor- und Nachteile auf. So können Ganzmetall-Sicherungsmuttern bei höheren Temperaturen verwendet werden als Muttern mit Polyamideinsatz. Dafür weisen Muttern mit Polyamideinsatz von Charge zu Charge normalerweise eine gleichbleibende Klemmkraft auf. Möglicherweise erfordern Ganzmetall-Sicherungsmuttern vorallem bei Inox-Werkstoffen eine Wachsbeschichtung, um ein Kaltverschweissen zu vermeiden, was zu unberechenbaren Vorspannkräften in kritischen Verbindungen führen könnte.

Wenn Sie an weiteren Informationen zu Sicherungsmuttern interessiert sind, besuchen Sie uns auf www.bossard.com oder schreiben Sie uns an: ProvenProductivity@bossard.com.

Doug Jones
Applications Engineer
djones@bossard.com

Im zweiten Teil unserer Reihe zu Sicherungsmethoden in der Verbindungstechnik legen wir den Schwerpunkt auf Klebstoffe. Grundsätzlich gibt es zwei Möglichkeiten, Sicherungsklebstoffe auf eine Schraubverbindung aufzutragen. Entweder kann zum Zeitpunkt der Montage ein flüssiger Klebstoff wie Loctite^® auf die Gewinde aufgetragen werden oder die Gewinde können zum Zeitpunkt der Verarbeitung – vor der Lieferung an den Kunden – mit einer klebenden Vorbeschichtung versehen werden.

Flüssige Klebstoffe

Flüssige Klebstoffe können mit einer Spritzflasche oder einem Pinsel oder sogar mit Klebesticks auf die Gewinde aufgetragen werden. Eine der Herausforderungen bei dieser Methode ist es, die richtige Menge zu verwenden, um die gewünschte Sicherungswirkung zu erzielen, ohne dabei Material zu verschwenden. Daher haben ein paar Hersteller flüssiger Gewindesicherungen sogar präzise Dosierpistolen entwickelt, um die gleiche Klebstoffmenge für jede Anwendung zu gewährleisten.

Ausserdem sprechen die Hersteller von Gewindesicherungssystemen gewöhnlich Empfehlungen aus, wie viel Klebstoff und welches System am besten für die jeweilige Applikation verwendet werden sollte. Doch wie funktionieren gewindesichernde Klebstoffe eigentlich genau?

Häufig wird angenommen, dass gewindesichernde Klebstoffe Aussen- und Innengewinde einfach miteinander verkleben, sodass sie sich nicht losdrehen können. Natürlich trifft dies auch teilweise zu, der echte Vorteil eines Sicherungsklebstoffs liegt jedoch darin, dass er nach der Montage hart wird und kein Spiel zwischen den Gewinden lässt. Ein Losdrehen entsteht dann, wenn äussere Kräfte (wie zum Beispiel Vibrationen) auf die Verbindung einwirken und zu einem Reibungsverlust in den Gewinden und an der Auflagefläche führen. Sind die einwirkenden Kräfte stark und die Frequenz hoch genug, können Luftspalten in den Gewinden zu genanntem Reibungsverlust führen. Das Auffüllen dieser Luftspalten mit einem gewindesichernden Klebstoff ist daher ein sehr wirksames Mittel gegen ein Losdrehen von Verbindungen.

Vorbeschichtete Klebstoffe

Vorbeschichtete Klebstoffe verhindern das Losdrehen auf die gleiche, oben beschriebene Weise. Allerdings erfolgt die Beschichtung hier direkt durch den Hersteller. In diesem Fall ist der Klebstoff mikroverkapselt, sodass er nicht vor der Montage der Verbindungselemente austrocknet. Erst bei der Montage werden die Mikrokapseln zerstört und setzen den Härter frei.

Hier ein paar Vorteile vorbeschichteter Klebstoffe:

• Keine Materialverschwendung durch übermässiges Auftragen
• Der Klebstoff befindet sich immer an der gleichen Stelle
• Kann nicht vom Monteur vergessen werden
• Keine Verunreinigungen

Ein Nachteil vorbeschichteter Klebstoffe liegt in ihrer begrenzten Haltbarkeitsdauer, die stets überprüft werden muss. Werden Teile vor der Montage zu lange gelagert, kann die Beschichtung austrocknen und an Wirkung einbüssen. Die meisten vorbeschichteten Klebstoffe verfügen über eine Haltbarkeit von 1 bis 4 Jahren.

Wenn Sie an weiteren Informationen interessiert, welcher gewindesichernde Klebstoff sich am besten für Ihre Anwendung eignet, besuchen Sie uns auf www.bossard.com oder schreiben Sie uns an: ProvenProductivity@bossard.com.

Doug Jones
Applications Engineer
djones@bossard.com

Verschiedene Sicherungsmethoden der Verbindungstechnik für Ihre Anwendung: Sicherungsscheiben

Dies ist der erste Teil einer fünfteiligen Reihe zu Sicherungsmethoden in der Verbindungstechnik – das erste Produkt, über das wir sprechen, sind Sicherungsscheiben.

Bei Verbindungen, die Vibrationen und schwellenden Belastungen ausgesetzt sind, ist eine der grössten Herausforderungen, die Vorspannkraft aufrechtzuerhalten und/oder ein Lösen der Verbindung zu verhindern. Wie in vorherigen Blogbeiträgen bereits erwähnt, eignen sich harte Verbindungen mit einer Klemmlänge vom fünffachen Schraubendurchmesser und der korrekten Vorspannkraft am besten, um ein Lösen der Verbindung zu vermeiden. Ist dies technisch nicht möglich, muss eine entsprechende Sicherungsmethode aus der Verbindungstechnik herangezogen werden.

Hier werfen wir nun zunächst einen Blick auf Sicherungsscheiben:

1) Federringe

Diese Federringe sind sehr kostengünstig in jeder Eisenwarenhandlung erhältlich, eignen sich als Sicherungsmethode jedoch nur bedingt, insbesondere bei Verbindungselementen der Festigkeitsklassen 8.8 oder 10.9. Da sie aus sehr hartem Federstahl gefertigt sind und über eine kleine Auflagefläche verfügen, liegt die von ihnen erzeugte Federrate (die zum Abflachen erforderliche Kraft) weit unter der optimalen Klemmkraft einer Schraubverbindung der Klasse 8.8 oder höher. Daher sollten diese Federringe nur mit Verbindungselementen der Festigkeitsklasse 5.8 oder tiefer verwendet werden.

2) Rippenscheiben

Diese konischen Scheiben sind für den Einsatz mit Verbindungselementen einer höheren Festigkeit konzipiert. Die zuerst abgebildete Scheibe weist Rippen auf der konvexen Seite auf, wodurch zwischen der Auflagefläche des Verbindungselements (Mutter oder Schraube) Reibung erzeugt wird, und eignet sich gut für Verbindungselemente der Festigkeitsklasse 8.8, jedoch nicht der Festigkeitsklasse 10.9. Verbindungselemente einer höheren Festigkeit weisen eine höhere Oberflächenhärte auf, und die Rippen greifen nicht so gut in die Auflagefläche, was wiederum die Sicherungsfunktion einschränkt.

Die zweite oben abgebildete Rippenscheibe eignet sich gut für Verbindungselemente der Festigkeitsklasse 10.9. Die aggressiveren Rippen mit einer höheren Härte auf beiden Oberflächen greifen in das härtere Material und erzeugen so eine reibschlüssige Verbindung.

3) Keilsicherungsscheiben

Bei dieser Art von Sicherungsscheibe handelt es sich um zwei miteinander verklebte Scheiben. Die Aussenflächen verfügen über Rippen, die hart genug sind, um mit Verbindungselementen der Festigkeitsklasse 10.9 verwendet werden zu können. Die Keilrampen zwischen den beiden Scheiben versperren sich beim Anziehen, drehen jedoch beim Lösen der Verbindung gegeneinander, wobei etwas mehr Vorspannkraft erzeugt wird, wenn der Rampenwinkel überwunden wird.

Dabei sollte unbedingt beachtet werden, dass diese Sicherungsscheiben NICHT in Verbindung mit flachen Unterlegscheiben verwendet werden sollten. In einer Schrauben-Mutter-Verbindung sollten sie zudem auf beiden Seiten eingesetzt werden. An der Auflagefläche mit der geringsten Reibung kann ein durch Vibrationen verursachtes Lösen auftreten. Flache Unterlegscheiben sollten daher vermieden werden.

Ausserdem sollte hier beachtet werden, dass aufgrund der höheren Lagerreibung dieser Scheiben möglicherweise ein höheres Drehmoment erforderlich sein könnte, um die von Ihnen gewünschte Vorspannkraft zu erzielen. Es gibt Hersteller, die bestimmte Drehmomentwerte empfehlen, kritische Verbindungen sollten jedoch genau untersucht werden, um die für Ihre Anwendung optimale Drehmomenteinstellung zu ermitteln.

Natürlich gibt es noch viele weitere Arten von Sicherungsscheiben, die oben aufgeführten sollten in den meisten Situationen jedoch ausreichen. Wenn Sie an weiteren Informationen zu Sicherungsscheiben interessiert sind, besuchen Sie uns auf www.bossard.com oder wenden Sie sich per E-Mail unter ProvenProductivity@bossard.com direkt an uns.

Doug Jones
Applications Engineer
E-Mail: djones@bossard.com

Zylinderstifte verwendet man vorallem zur Positionierung von Bauteilen. In einer Welt, in der Leichtbaukonstruktionen zunehmend an Bedeutung gewinnen, können Alternativen zu den gehärteten geschliffenen Zylinderstiften durchaus in Frage kommen.

Dabei ist zunächst einmal zu prüfen, ob ein durchgehärteter geschliffener Zylinderstift überhaupt erforderlich ist. Können mit Stiften, die im Hinblick auf die Montagevorbereitung weniger anspruchsvoll sind, vergleichbare Funktionen erfüllt werden?

Einfachere Lösungen zur Positionierung von Bauteilen bieten nicht nur die Möglichkeit, das Gewicht der fertigen Baugruppe, sondern auch die Gesamtkosten zu reduzieren. Die Alternative zu einer Passbohrung mit einem Zylinderstift ist eine Senkbohrung mit einem Spannstift, durch den eine Schraube durchgeführt werden kann. Das ist ein äußerst effizienter Weg, sowohl die Funktionen eines Zylinderstiftes wie auch die des für das Verschrauben benötigte Verbindungselement zu erfüllen.

Spannstifte & Kerbstifte

Spannstifte eignen sich für zahlreiche Anwendungen und bringen einige Vorteile mit sich. Sie können in ein normal gebohrtes Loch mit Toleranz H12 eingedrückt werden. Ein weiterer Vorteil ist die Gewichtsreduktion. Zylinderstifte können ebenfalls mit einer Kerbe ausgestattet sein. Diese Kerbestifte können im Vergleich zu den Spannstiften Vorteile bringen. Kerbstifte sind einfacher zu fertigen als Spannstifte und eignen sich ebenfalls für Toleranzbereiche, die nicht so eng sind wie bei Standard-Zylinderstiften.

Eine weitere ideale Alternative für Kunststoff-Bauteile sind Stifte mit einer Sägezahn-Profilierung. Diese ermöglichen den Materialfluss rund um die Kerben für einen festen Sitz. Zur Fixierung von Stiften in Metall können sich Rändel- oder Kerbstifte eignen. Beide Ausführungen können als auch als Achse dienen und außerdem als Passstifte eingesetzt werden.

Wenn Sie nähere Informationen über Zylinderstifte und ihre Einsatzmöglichkeiten in Ihrer Anwendung benötigen, schreiben Sie uns an: ProvenProductivity@bossard.com.

Brandon Bouska
Applications Engineer
bbouska@bossard.com