Fastener Technology

Wie in Teil 1 dieser Serie erwähnt behandeln viele Hersteller Verbindungselemente als eine zweitrangige Angelegenheit, eine klar definierte Strategie für die Verbindungstechnik kann jedoch viele langfristige Vorteile bieten.

Ein weiterer wichtiger Faktor, den Sie bei der Definition der Verbindungstechnik berücksichtigen sollten, ist die Risikostufe der Verbindung.

Risikostufe der Verbindung

Schauen Sie sich jede Verbindung an und fragen Sie sich: „Was passiert, wenn sich diese Verbindung löst oder komplett ausfällt?“, um Ihre Strategie zu definieren. Dabei könnten Ihre Antworten in folgende mögliche Kategorien fallen:

• Risikostufe 1 – Das Produkt könnte aufhören zu funktionieren, kann jedoch leicht durch den Verbraucher repariert werden – im Allgemeinen kein Garantieanspruch
• Risikostufe 2 – Das Produkt könnte ausfallen, ein Garantieanspruch ist jedoch unwahrscheinlich
• Risikostufe 3 – Das Produkt könnte ausfallen und ein Garantieanspruch ist wahrscheinlich
• Risikostufe 4 – Das Produkt könnte ausfallen und den Verbraucher verletzen

Die Stufen 3 und 4 sind bei der Festlegung Ihrer Strategie hinsichtlich Reibwerte, Sicherungsmethoden und Montagetechnik von Bedeutung. Diese Verbindungen sollten mit drehmomentgesteuerten Anziehverfahren und -werkzeugen befestigt werden und über Oberflächenbehandlungen verfügen, die bestimmte Reibwertfenster aufweisen. Wenn es nicht möglich ist, eine Klemmlänge von 5 x d zu erreichen, sollten zudem Sicherungselemente oder -methoden zum Einsatz kommen, um ein Lösen der Verbindung zu vermeiden.

Auch könnte es sich lohnen, bei der Definition der Verbindungstechnik eventuelle Garantiefragen abzuklären. Sollten Probleme bezüglich Lösen oder Korrosion vorherrschen, könnten Änderungen an den Verbindungselementen dabei helfen, zukünftigen Ansprüchen zu begegnen.

Wenn Sie an unserer Unterstützung mit kritischen Verbindungen oder Garantieansprüchen interessiert sind, besuchen Sie uns auf www.bossard.com oder wenden Sie sich unter ProvenProductivity@bossard.com direkt an uns.

Doug Jones
Applications Engineer
djones@bossard.com

Für viele Hersteller nehmen Verbindungselemente nur eine untergeordnete Rolle ein, eine klar definierte Strategie für die Verbindungstechnik kann jedoch langfristig viele Vorteile bieten.

Hier finden Sie einige Faktoren, die Sie bei der Definition Ihrer Verbindungselemente berücksichtigen sollten:

Metrisches oder Zoll-System

Verständlicherweise verwenden viele Hersteller in den USA weiterhin in erster Linie Verbindungselemente mit Zoll-Gewinde. Wird jedoch eine Expansion in ausländische Märkte anvisiert, sind metrische Verbindungselemente zu bevorzugen. Eine Umstellung mag auf den ersten Blick vielleicht wie ein grosses Risiko erscheinen, der richtige Verbindungselemente-Lieferant kann Ihnen jedoch dabei helfen!

Oberflächenanforderungen

Den Lebenszyklus Ihres Produktes, seine zukünftige Betriebsumgebung und die erforderlichen Oberflächenanforderungen zu kennen ist äusserst wichtig. So können Sie die Anzahl der benötigten Teile auf ein Minimum reduzieren, indem Sie spezifische Oberflächenbehandlungen auswählen und diese in Ihre Strategie integrieren. Ausserdem sollten Sie mit den Richtlinien hinsichtlich bestimmter Oberflächenbehandlungen vertraut sein, wie beispielsweise RoHS und REACH. Auch wenn Ihre Branche selbst nicht von diesen Richtlinien betroffen ist, so können sich diese dennoch auf das von Ihnen erworbene Produkt auswirken, wissentlich oder unwissentlich. Wenn Sie seit Jahren die Ihrer Meinung nach gleiche Verzinkung verwenden, erhalten Sie heute mit höchster Wahrscheinlichkeit ein anderes Finish als das ursprüngliche. Hierbei sollten Sie Faktoren wie einen verminderten Korrosionsschutz und unterschiedliche Reibungskoeffizienten beachten, die möglicherweise andere Anziehdrehmomente erfordern.

Festigkeitsklasse

Beinhaltet Ihre Stückliste mehrere Verbindungselemente der gleichen Grösse und Konfiguration, die jedoch über verschiedene Festigkeitsklassen verfügen, dann sollten Sie vielleicht in Betracht ziehen, diese durch ein einziges Teil zu ersetzen, das allen Festigkeitsanforderungen entspricht.

Halten Sie die Augen nach zukünftigen Blogeinträgen zu diesem Thema offen oder besuchen Sie uns auf www.bossard.com. Unter ProvenProductivity@bossard.com können Sie sich zudem direkt an uns wenden, wenn Sie möchten, dass wir Sie bei der Definition Ihrer Befestigerstrategie unterstützen.

Doug Jones
Applications Engineer
djones@bossard.com

Beim Arbeiten mit Thermoplasten bietet die gewindeformende ecosyn®-plast Schraube eine gute Verbindungsmöglichkeit. Zahlreiche Komponenten aus der Beleuchtungsindustrie sind aus thermoplastischen Werkstoffen gefertigt, die montiert werden müssen. Hier kann diese Art von Schraube eingesetzt werden.

Die ecosyn®-plast bietet sich für das Arbeiten mit Thermoplasten an, da sie direkt in Kunststoffe eingedreht werden kann, wodurch zusätzliche Komponenten oder Einsätze wegfallen. Dabei eliminieren Sie gleichzeitig auch die Gefahr möglicher qualitativer Probleme wie Verformungen, die dann auftreten können, wenn man ungeeignete Gewindeeinsätze in Kunststoff eindreht.

Im Vergleich zu Schneidschrauben, die ausschliesslich bei Metallen Einsatz finden, verfügen gewindeformende Schrauben wie die ecosyn®-plast über speziell für die Verwendung in Thermoplast-Anwendungen konstruierte Gewinde. Diese Arten von Schrauben bieten einen verbesserten Materialfluss und eine verbesserte Gewindetragtiefe sowie ein niedrigeres Eindrehmoment, ein höheres Überdrehmoment, eine geringere Rissgefahr und einen Selbstsicherungseffekt. Der Einsatz von Schneidschrauben in Nichtmetallen kann hingegen die Rissgefahr erhöhen und zu einer ungeeigneten Gewindekonfiguration führen, die Spannungsrisse im Kunststoff verursacht.

Ein weiterer Vorteil der ecosyn®-plast für den Einsatz in Thermoplasten ist ihre optimierte Gewindegeometrie, die für eine geringe Spannung in den Schraubverbindungen sorgt. Diese Art von Schrauben sind zudem im Bossard-Sortiment und damit jederzeit verfügbar und leicht zu beschaffen. Ausserdem ist sie in verschiedenen Kopf-Ausführungen und Werkstoffen erhältlich, sodass sie für eine breite Palette von Produkten eingesetzt werden kann.

Wann Sie von Schneidschrauben zu ecosyn®-plast wechseln sollten

Bei bestimmten Anwendungen bietet es sich an, von Schneidschrauben auf ecosyn®-plast umzusteigen. Nachfolgend finden Sie eine Reihe von Szenarien, in denen Kunden in der Vergangenheit diesen Wechsel vollzogen haben. Bossard war dabei immer in der Lage, umgehend Warenmuster vorzulegen, auf angemessene gewindeformende Werkstoffe umzusteigen und das jeweilige Problem zu beheben:

1. Der Kunde fertigte verschiedene Beleuchtungs-, Signal- und Schaltanlagen.
2. Dabei verwendete der Kunde Blech-Schneidschrauben für die Montage von Kunststoffkomponenten.
3. Beim Produkt des Kunden trat ein Verzug des Grundwerkstoffs auf.

Die Wahl ungeeigneter Verbindungselemente kann – wie in den obigen Szenarien ausgeführt – zu Problemen wie Rissbildung führen, was wiederum kostspielige Produktrückrufe verursachen kann. Wählen Sie daher bereits zu Beginn der Konstruktionsphase eine geeignete gewindeformende Schraube, um eine mögliche Nachbearbeitung zu vermeiden und den erforderlichen Aufwand zu reduzieren, und stellen Sie damit sicher, dass Ihr Produkt von Anfang an korrekt montiert wird.

Wenn Sie an weiteren Informationen interessiert sind, besuchen Sie uns auf www.bossard.com oder wenden Sie sich unter ProvenProductivity@bossard.com direkt an unsere Technikabteilung.

Gewindeeinsätze verfügen über zahlreiche nützliche Einsatzmöglichkeiten, insbesondere in der Beleuchtungsindustrie. So erzeugt diese Art Verbindungselement präzise, strapazierfähige Innengewinde, die im Vergleich zu selbstschneidenden Schrauben höheren axialen und radialen Belastungen standhalten.

Die Ausführung der Gewindeeinsätze wird von mehreren Faktoren beeinflusst. So sollten Sie – wenn Sie sich für deren Verwendung und eine bestimmte Art von Einsätzen entscheiden – die Montagemethode, den von Ihnen verwendeten Werkstoff und die von Ihnen gewünschte Funktion des Einsatzes berücksichtigen.

FASTEKS® sorgt für Gewindeeinsätze aus Stahl oder Edelstahl mit garantiert präzisen und strapazierfähigen Innengewinden in Werkstücken aus Leichtmetalllegierungen und anderen Materialen mit niedriger Scherfestigkeit. Sie sind selbstschneidend, einfach zu montieren und in sechs verschiedenen Ausführungen verfügbar, je nach Ihren Anforderungen und der Art des Produktes, an dem Sie arbeiten.

Ausführungen und Anwendungsgebiete von Gewindeeinsätzen

Im Folgenden finden Sie eine Liste der verschiedenen Ausführungen und für welche Art von Projekt sie sich jeweils am besten eignen:

1. Der TRISERT® aus Messing verfügt über einen gewöhnlichen Kopf und eignet sich für thermoplastische Werkstoffe. Er weist eine grössere Kontaktfläche auf und kann in gebohrten oder vorgeformten Löchern eingesetzt werden. Ausserdem verfügt er über ein höheres Drehmoment und grössere Axialkräfte.
2. Der TRISERT-3® aus Stahl verfügt über einen reduzierten Kopf und eignet sich für Leichtmetalle und Kunststoffe. Er kann in gebohrten oder vorgeformten Löchern eingesetzt werden. Dank eines grösseren Steigungswinkels der Gewindeflanken bietet er eine schnellere Montage. Ausserdem weist er eine Korrosionsbeständigkeit gegen Rotrost von bis zu 720 Stunden auf.
3. Den FOAMSERT® aus Messing gibt es entweder in doppelseitiger Ausführung für bidirektionale Anwendungen oder mit reduziertem Kopf. Der Einsatz wurde speziell für Schaumstoffe und Holz konstruiert und kann in gebohrten oder vorgeformten Löchern verwendet werden.
4. Der MULTISERT® aus Messing hat keinen Kopf und eignet sich besonders für thermoplastische Werkstoffe. Er verfügt über einen speziellen Zentrierzapfen für ebene Flächen sowie drei mögliche Verarbeitungsverfahren: Einpressen, Ultraschalleinbettung und Wärmeeinbettung.
5. Der MICROBARB® aus Messing eignet sich besonders für Thermoplaste und Dünnschliffe. Verwendet wird er insbesondere für Anwendungen in der Elektrotechnik. Montiert werden kann er per Einpressen, Ultraschalleinbettung und Wärmeeinbettung.
6. Der HiMOULD® aus Messing ist als Ausführung mit offenem oder geschlossenem Ende verfügbar und eignet sich für Thermoplaste und Duroplaste. Er ist äusserst dünnwandig und eignet sich besonders für Anwendungen mit einer geringen Wandstärke. Dieser Gewindeeinsatz ist für vorgeformte Anwendungen mit präzisen Passstiften konstruiert, die einen absolut dichten Abschluss gewährleisten und so das Einfliessen von Kunststoff in das Gewinde verhindern und eine einwandfreie Funktion garantieren.

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Über Blindnietmuttern haben wir in einem vorherigen Blogbeitrag bereits gesprochen, doch welche Werkzeuge werden für die Montage dieser Art von Verbindungselementen benötigt?

Handwerkzeuge

Kleinere Blindnietmuttern können problemlos mit einfachen Handwerkzeugen gesetzt werden. Die Muttern werden von Hand auf einen Dorn gedreht und in das Loch eingeführt. Anschliessend wird der Dorn anhand einer mechanischen Hebelfunktion in das Werkzeug gezogen, wodurch die Muttern auf der Rückseite des Lochs einen Schliesskopf bilden. Abschliessend muss das Werkzeug dann manuell in umgekehrter Richtung gedreht werden, um es von der Mutter loszudrehen.

Dreh-/Dreh-Werkzeuge

Diese Werkzeuge sind normalerweise pneumatisch betrieben und verfügen über drei Funktionsschritte. Im ersten Schritt wird die Mutter auf den Gewindedorn gedreht. Anschliessend wird die Mutter im vorbereiteten Loch platziert. Im zweiten Schritt staucht sich die Mutter dann auf der Rückseite des Lochs zusammen und bildet dabei einen Schliesskopf. Durch diesen Schliesskopf wird das Material zusammengedrückt und dadurch gesichert. Im dritten Schritt wird die Drehrichtung umgekehrt, wodurch der Dorn aus der Mutter gedreht wird. Bei diesen Werkzeugen handelt es sich um äusserst kostengünstige Elektrowerkzeuge, die jedoch einen hohen Grad an Präzision beim Lochdurchmesser erfordern. Ist das Loch zu gross, führt dies möglicherweise dazu, dass sich die Blindnietmutter darin dreht und sich nicht zusammenstaucht. Der durch die Mutter nach der Schliesskopfbildung ausgeübte Druck wird durch das Drehmoment des Werkzeugs bestimmt. Kommt es beim Betriebsdruck und/oder der Reibung in den Gewinden zu Abweichungen, kann die Prozesssicherheit daher zum Problem werden.

Dreh-/Zieh-Werkzeuge

Diese Werkzeuge funktionieren in zwei Schritten und sind normalerweise pneumatisch oder hydraulisch betrieben. Im ersten Schritt wird die Mutter auf den Dorn gedreht. Im zweiten Schritt erfolgt hingegen keine Drehbewegung, sondern der Dorn wird in das Werkzeug gezogen, wodurch die Nietmutter gewaltsam zusammengestaucht wird. Es gibt zwei Versionen dieses Werkzeugs:

• Druckbezogener Zug – die Setzkraft wird durch den hydraulischen Druck bestimmt, der am Werkzeug eingestellt werden kann. Diese Version eignet sich besonders dann, wenn die Materialstärke nicht konstant ist.
• Hubbezogener Zug – die Setzkraft wird durch den Hubweg bestimmt, der ebenfalls am Werkzeug eingestellt werden kann. Diese Art von Werkzeug eignet sich für Materialien mit konstanter Dicke.

Einige hochwertige Werkzeuge umfassen zudem beide Funktionsweisen.

Wenn Sie weitere Fragen zu Blindnietmuttern und die entsprechenden Werkzeuge haben, besuchen Sie uns unter www.bossard.com oder wenden Sie sich unter ProvenProductivity@Bossard.com direkt an Bossard.

Doug Jones
Applications Engineer
djones@bossard.com

Was ist eine Blindnietmutter und wo sollte sie eingesetzt werden?

Blindnietmuttern

Bei der Blindnietmutter handelt es sich um eine besondere Art von Mutter, die in einem vorbereiteten Durchgangsloch in einem Blech montiert und vor der Montage einer Schraube gesichert wird. Für das „Setzen“ dieser Muttern in dem vorbereiteten Durchgangsloch wird ein spezielles Einbauwerkzeug benötigt. Dabei werden die Muttern in dem Durchgangsloch platziert und auf der Rückseite „angestaucht“ (ähnlich wie bei einem Blindniet), wodurch diese gesichert werden und das Anziehen mit einem Schraubenschlüssel überflüssig wird.

Standardmässige Blindnietmuttern sind seit vielen Jahren erhältlich und eignen sich gut als Befestigungsstellen für niedrigfeste Verbindungen ohne grosse Belastung. Diese standardmässigen Muttern sind nicht hochfest und generell nicht auf grosse Vorspannkräfte für tragende Verbindungen ausgelegt.

Verwendungen von Blindnietmuttern

Standardmässige Blindnietmuttern müssen mit Durchgangslöchern in härteren Materialien wie Stahl oder Aluminium verwendet werden und eignen sich weniger für weichere Materialien wie Holz oder Kunststoff. Der Schliesskopf auf der Rückseite muss über ausreichend Platz verfügen, um sich zu formen, und übt einen Druck auf die Montageplatte aus, der Kunststoff oder Holz übermässig belasten könnte.

Allerdings gibt es auch spezielle Blindnietmuttern, wie die BCT®*, die dank einer Schliesskopf-Regeltechnik in Sacklöchern und/oder weichen Materialien wie Kunststoffen eingesetzt werden können. Eine hochfeste Version der BCT® kann zudem in tragenden Verbindungen eingesetzt werden und eine hohe Vorspannkraft für die Anwendung mit hochfesten Schrauben erzeugen.

Wenn Sie aktuell Schweissmuttern verwenden oder mit Anwendungen mit einseitigem Zugang arbeiten, sollten Sie Blindnietmuttern in Betracht ziehen. Besuchen Sie uns auf www.bossard.com oder wenden Sie sich unter ProvenProductivity@Bossard.com an uns, um weitere Informationen zu Blindnietmuttern und BCT® Muttern zu erhalten. In einem unserer folgenden Blogbeiträge werden wir zudem über die Werkzeuge für die Montage von Blindnietmuttern sprechen.

Doug Jones
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djones@bossard.com

*BCT® ist eine eingetragene Marke von BBA srl Italien

Wie viele Gewindegänge sollten bei einer optimalen Verbindung aus der Mutter überstehen?

Die allgemein gültige Regel ist 2 bis 3 Gewindegänge. Die meisten Verbindungselemente mit Aussengewinde werden mit einer Kegelkuppe (Anfasung) gefertigt, wodurch die ersten 1 bis 2 Gewindegänge für eine leichtere Montage im Durchmesser etwas kleiner sind. Um die volle Belastbarkeit einer Mutter-Schrauben-Kombination zu gewährleisten, garantiert diese Regel vollständig ausgeformte Gewinde über die gesamte Mutternhöhe.

Eine nennenswerte Ausnahme hierzu gilt für Muttern mit einer Sicherungsfunktion am oberen Ende. Darunter fallen alle Muttern mit Polyamideinlage. Bei diesen sollten am besten mindestens 3 Gewindegänge aus der Mutter überstehen, um sicherzustellen, dass die Sicherungsfunktion an einem vollständig ausgeformten Aussengewinde ansetzt. Alles andere könnte die Sicherungswirkung beeinträchtigen.

Gibt es eine Regel für die maximale Anzahl von Gewindegängen, die aus der Mutter überstehen sollten?

Zu viele Gewindegänge sind eine Materialverschwendung, verursachen unnötiges Gewicht und können eine Gefahr für andere Bauteile darstellen oder zu Störungen mit diesen führen. Rein funktionell ergeben sich aus einem zu grossen Schraubenüberstand jedoch keine Nachteile.

Bei der Auswahl der Schraubenlänge sollten Sie allerdings die standardmässigen Längenabstufungen berücksichtigen. So sind metrische Schrauben normalerweise in Längenabstufungen von 5 mm bis zu 70 mm und von 10 mm bei Längen darüber hinaus erhältlich. Für Zoll-Schrauben gelten ähnliche Normen. Am besten wählen Sie immer den kürzesten Schrauben, bei denen einheitlich 2 bis 3 Gewindegänge aus der Mutter überstehen.

Wenn Sie noch Fragen haben, wenden Sie sich bitte unter ProvenProductivity@Bossard.com an die Technikabteilung von Bossard.

Doug Jones
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Gewindefurchende Schrauben nach DIN 7500 formen ein spanloses, lehrenhaltiges metrisches Innengewinde in duktile Metalle mit einer Härte von bis zu 160 HV. Gewindeformschrauben können bis zu 20 Mal wiederverwendet werden. Dabei sollten Sie jedoch Vorsicht walten lassen, um ein Verkanten zu vermeiden. Für den Einsatz in spröden Metallen wie Grauguss sind sie nicht geeignet. In Nichteisenmetallen und Leichtmetallen sowie in Stahl können sie jedoch verwendet werden.

Vorbereitung des Kernloches

Die richtige Vorbereitung und der richtige Durchmesser des Kernloches sind unerlässlich für eine reibungslose Montage von gewindefurchenden Schrauben. Generell gilt, dass die Materialstärke mindestens 1xd betragen sollte (zum Beispiel eine 6 mm starke Montageplatte für eine M6-Schraube). Stanzen, Bohren oder Laserschneiden sind gängige Methoden, um Kernlöcher für gewindefurchende Schrauben anzufertigen. Dabei kann jede Methode einen anderen Lochdurchmesser erfordern, je nachdem, wie stark ein Stanzloch ausbricht oder wie gross die Wärmeeinflusszone eines lasergeschnittenen Loches ist, was die Oberfläche härter werden lässt und das Formen eines Gewindes schwieriger macht. Auch Materialzusammensetzung und -stärke wirken sich auf den erforderlichen Lochdurchmesser aus.

Eine gute Konstruktion erfordert eine Senkbohrung, da beim Gewindeformen die Oberfläche des Gegenstücks ohne Anfasung leicht angehoben wird. Das kann dazu führen, dass das Gegenstück nicht bündig auf dem Gewindebauteil sitzt, wodurch ein Spalt entsteht.

Anziehdrehmoment

Empfohlen wird ein Anziehdrehmoment von 80 % des Bruchdrehmoments der Schraube und auf halbem Weg zwischen Eindrehmoment und Bruchdrehmoment. Eindrehdrehmoment und Überdreh- / Bruchdrehmoment dienen dazu, den optimalen Lochdurchmesser für Ihr Werkstück zu wählen.

Unter www.bossard.com finden Sie weitere Empfehlungen für Gewindeformschrauben. Ausserdem können Sie sich unter ProvenProductivity@Bossard.com direkt an uns wenden, um einen Antriebs-/Überdrehmoment-Test für Ihr Werkstück durchzuführen.

Doug Jones
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