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Verbindungselemente sind g?ngige Komponenten, die im t?glichen Leben h?ufig verwendet werden. Heute werden wir eine detaillierte Einführung in die Klassifizierung, Auswahl und Befestigungsverfahren geben. Dieser Leitfaden ist vollgepackt mit nützlichen Informationen und es lohnt sich, ihn aufzubewahren.

Definition von Verbindungselementen

Verbindungselemente, die auf dem Markt auch als Normteile bezeichnet werden, sind eine Klasse von mechanischen Bauteilen, die dazu dienen, zwei oder mehr Teile (oder Komponenten) sicher miteinander zu verbinden.

Schrauben sind ein umgangssprachlicher Begriff für Verbindungselemente, aber sie sind nur eine Art von Verbindungselementen.

Die Unterschiede zwischen den verschiedenen Verbindungselementen liegen in ihren Formen, Gr??en und Materialien, so dass sie unterschiedliche Anwendungsanforderungen erfüllen k?nnen. Die Hauptfunktion von Verbindungselementen besteht darin, eine mechanische Verbindung herzustellen, die die Position und Integrit?t von Bauteilen aufrechterh?lt.

Sie k?nnen zum Beispiel zwei oder mehr Teile verbinden oder Komponenten an einer Struktur oder Oberfl?che befestigen. Verbindungselemente zeichnen sich durch ihre Vielfalt, ein hohes Ma? an Standardisierung, Serialisierung und Generalisierung aus. In Technik und Fertigung sind Verbindungselemente unverzichtbar für den Bau von einfachen M?beln bis hin zu komplexen Maschinen, elektronischen Ger?ten und Schiffen.

Arten von Verbindungselementen

1. Bolzen

Bolzen bestehen aus einem Kopf und einer Schraube (einem zylindrischen K?rper mit Au?engewinde) und werden zusammen mit Muttern verwendet, um zwei Teile mit Durchgangsl?chern zu verbinden. Diese Art der Verbindung wird als Bolzenverbindung bezeichnet. Wird die Mutter von der Schraube entfernt, k?nnen die beiden Teile getrennt werden, so dass Schraubverbindungen l?sbar sind.

2. Nieten

Eine Art von Befestigungselement ohne Kopf, mit Au?engewinde an beiden Enden. Ein Ende muss in ein Teil mit Innengewinde eingeschraubt werden, w?hrend das andere Ende durch ein Teil mit Durchgangsbohrung geführt und dann mit einer Mutter befestigt wird, wodurch eine l?sbare Verbindung entsteht, die als Bolzenverbindung bezeichnet wird. Bolzen werden vor allem dort verwendet, wo die Dicke des zu verbindenden Teils gro? ist, was eine kompakte Struktur erfordert, oder wo eine h?ufige Demontage erforderlich ist, so dass Schraubenverbindungen ungeeignet sind.

3. Schrauben

Auch diese Verbindungselemente bestehen aus einem Kopf und einer Schraube. Je nach Verwendungszweck lassen sie sich in drei Kategorien einteilen: Maschinenschrauben, Gewindestifte und Schrauben für besondere Zwecke. Maschinenschrauben werden zur Befestigung von Teilen mit Innengewinde an Teilen mit Durchgangsl?chern verwendet, ohne dass Muttern erforderlich sind (dies wird als Schraubverbindung bezeichnet und ist auch abnehmbar). Gewindestifte werden verwendet, um die Position zweier Teile zueinander zu fixieren. Spezialschrauben, wie z. B. Augenschrauben, werden zum Anheben von Teilen verwendet.

4. Nüsse

Muttern haben Innengewinde und sind im Allgemeinen sechseckig, k?nnen aber auch quadratisch oder zylindrisch sein. Sie werden zusammen mit Bolzen, Stiftschrauben oder Maschinenschrauben verwendet, um zwei Teile sicher miteinander zu verbinden, so dass sie eine Einheit bilden.

5. Selbstschneidende Schrauben

?hnlich wie Maschinenschrauben, aber mit Gewinden, die speziell für das Selbstschneiden ausgelegt sind. Sie werden verwendet, um zwei dünne Metallteile miteinander zu verbinden, so dass sie eine Einheit bilden. Die Teile müssen über vorgebohrte L?cher verfügen, und aufgrund der hohen H?rte dieser Schrauben k?nnen sie direkt in die Teile geschraubt werden, wobei sich Innengewinde bilden. Diese Art der Verbindung ist auch wieder l?sbar.

6. Holzschrauben

?hnlich wie Maschinenschrauben, aber mit einem für Holz geeigneten Gewinde. Sie k?nnen direkt in Holzteile (oder -komponenten) eingeschraubt werden, um ein Metallteil (oder Nichtmetallteil) mit einem Durchgangsloch an einem Holzteil zu befestigen. Diese Art der Verbindung ist auch wieder l?sbar.

7. Unterlegscheiben

Flache, runde Verbindungselemente werden zwischen der Auflagefl?che eines Bolzens, einer Schraube oder einer Mutter und der Oberfl?che des zu verbindenden Teils angebracht. Sie vergr??ern die Kontaktfl?che, verringern den Druck pro Fl?cheneinheit und schützen die Oberfl?che des verbundenen Teils vor Besch?digungen. Elastische Unterlegscheiben k?nnen auch verhindern, dass sich Muttern lockern.

Tipps: Erfahren Sie mehr über "Arten von Unterlegscheiben“.

8. Sprengringe

Wird in den Nuten von Wellen oder Bohrungen verwendet, um zu verhindern, dass sich Teile auf Wellen oder in Bohrungen seitlich bewegen.

9. Stifte

Sie werden haupts?chlich für die Positionierung von Teilen verwendet, k?nnen aber auch Teile verbinden, befestigen, Kraft übertragen oder andere Verbindungselemente sichern.

10. Nieten

Nieten bestehen aus einem Kopf und einem Schaft und werden verwendet, um zwei Teile mit Durchgangsl?chern zu verbinden, so dass sie eine Einheit bilden. Diese Art der Verbindung wird als Nieten bezeichnet und ist nicht l?sbar. Um die verbundenen Teile zu trennen, muss der Niet zerst?rt werden.

Tipps: Klicken Sie hier, um mehr zu erfahren über "Niettypen" und "Teileanschlussverfahren“.

11. Baugruppen und Verbindungss?tze

Baugruppen beziehen sich auf einen Typ von Befestigungselementen, die in Kombination geliefert werden, z. B. eine Maschinenschraube (oder Bolzen, selbstschneidende Schraube) in Kombination mit einer Unterlegscheibe (oder Federscheibe, Sicherungsscheibe). Verbindungss?tze beziehen sich auf spezifische Kombinationen von Schrauben, Muttern und Unterlegscheiben, die zusammen geliefert werden, wie z. B. hochfeste Sechskantschrauben-Verbindungss?tze für Stahlkonstruktionen.

Anwendungsmerkmale der verschiedenen Schraubentypen:

Aus der Vielfalt der verfügbaren Schrauben lassen sich ihre Anwendungsmerkmale wie folgt zusammenfassen:

1. Bolzen, Schrauben und Stiftschrauben mit Muttern oder Gewindel?chern: Sie werden vor allem für hochfeste Verbindungen verwendet, die gro?e Lasten tragen. Sie haben einfache und stabile Strukturen.

2. Selbstschneidende Schrauben mit vorgebohrten L?chern: Sie werden im Allgemeinen verwendet, um leichte Gegenst?nde, wie z. B. Autoinnenr?ume und kleine elektrische Teile, auf Blechen zu befestigen.

3. Kunststoffbefestigungselemente wie Klammern und Klemmen: Diese werden in der Regel zur Befestigung von Kabelb?umen und Rohren mit kleinem Durchmesser in Blechen verwendet.

4. Schlauchschellen und Ringschellen: Sie werden h?ufig in Niederdruck-Hydrauliksystemen, Pneumatiksystemen, Kühlleitungen usw. eingesetzt.

Auswahl der Verbindungselemente

Bei der Auswahl geeigneter Verbindungselemente aus dem Bestand an Verbindungselementen sind nicht nur die Befestigungsleistung, sondern auch die Montagefreundlichkeit, die Wartungsfreundlichkeit nach dem Verkauf, die ?sthetischen Anforderungen und die Kosteneffizienz zu berücksichtigen.

1. Festlegen von Spezifikationen und Leistungsgraden

Die Festigkeit und der Reibungskoeffizient jeder Schraube sind klar definiert. Die Vorspannung, die sie bieten kann, variiert je nach den verschiedenen Drehmomentstrategien, aber die Mindestvorspannung kann für eine bestimmte Drehmomentstrategie bestimmt werden.

Nachdem Sie die für die Verbindungsstelle erforderliche Mindestvorspannung ermittelt haben, vergleichen Sie, welche Schraubenspezifikationen mindestens diese Mindestvorspannung gew?hrleisten k?nnen, und w?hlen Sie die wirtschaftlichsten Spezifikationen und Leistungsstufen aus.

Die allgemeinen Schritte sind wie folgt:

1. Bestimmen Sie die Art der Verbindung: Tr?gt sie eine Zuglast, eine Scherlast oder eine Kombination davon?

2. Bestimmen Sie die Tragf?higkeit des Verbindungssatzes anhand der Art der Verbindung.

3. Berechnen Sie die Axial- und Scherkr?fte auf die Schraube.

4. Bestimmen Sie die minimale Spannkraft.

5. ?berprüfen Sie die Fl?chenpressung der eingespannten Teile, um Quetschungen zu vermeiden.

6. Bestimmen Sie die geeigneten Spezifikationen und Leistungsstufen.

2. Auswahl der Kopftypen

Die Formen der Schraubenk?pfe variieren, um den unterschiedlichen Einbaur?umen, Anzugsniveaus und Anforderungen an das Aussehen der Verbindungen gerecht zu werden. Die Hauptfunktionen des Kopfes sind Tragen und Drehen, und die Auswahl sollte diese Faktoren berücksichtigen.

Kopf-Typ-Diagramm	Name	Verwendungshinweise
	Sechskant-Flansch	Bei hochfesten Schrauben sollten vorzugsweise Sechskantflanschk?pfe verwendet werden, die im Vergleich zu Sechskantschrauben die Gefahr des Quetschens der eingespannten Teile verringern.
	Sechskantkopf	Nicht empfohlen, in der Regel mit Federringen und Unterlegscheiben verwendet.
	Innensechskant-Kopf	Ausgew?hlt nur für hochfeste Bolzen/Schrauben mit begrenztem Schlüsselraum.
	Senkkopf	Wird haupts?chlich an Stellen verwendet, die nach der Befestigung eben sein müssen, z. B. zur Befestigung von Schlossverschlüssen an Schiebetüren. Die Abmessungen der Senkbohrungen müssen streng den nationalen Normen entsprechen.
	Pan-Kopf	Wird haupts?chlich für flache Lagerfl?chen verwendet, die keine Senkk?pfe erfordern, und ist im Vergleich zu Senkk?pfen wirtschaftlicher.
	Torx	Sie werden vorzugsweise anstelle von Kreuzschlitzk?pfen für Innenverschraubungen verwendet, da sie weniger leicht abrutschen und ein h?heres Drehmoment aushalten k?nnen.

3. Auswahl der Oberfl?chenbehandlung

1. Das Prinzip für die Auswahl der Farbe des Befestigungselements ist, dass es zu den eingespannten Teilen passt. Für nicht sichtbare Teile ist vorrangig die Farbe Silber zu verwenden.

2. Je nach den verwendeten Teilen k?nnen unterschiedliche Rostschutzgrade gew?hlt werden.

3. Für mechanische Leistungsklassen über 8.8 wird nicht empfohlen, Folgendes zu verwenden Verzinkung und Passivierung zur Oberfl?chenbehandlung. Im Allgemeinen werden nicht-elektrolytische Zinklamellenbeschichtungen empfohlen. Bei Federringen und anderen Verbindungselementen mit einer H?rte von mehr als 350HV sollten Verzinkung und Passivierung vermieden werden, um ein Versagen durch Wasserstoffverspr?dung zu verhindern.

4. Auswahl der Sortenkompatibilit?t

Im Allgemeinen sollten die mechanischen Leistungsklassen von Muttern denen von Bolzen, Stehbolzen oder Schrauben wie folgt entsprechen:

1. Muttern der Güteklasse 8 k?nnen mit Bolzen, Stehbolzen oder Schrauben der Güteklasse 8.8 kombiniert werden.

2. Muttern der Güteklasse 10 k?nnen mit Bolzen, Stehbolzen oder Schrauben der Güteklasse 10.9 kombiniert werden.

3. Muttern der Güteklasse 12 k?nnen mit Bolzen, Stehbolzen oder Schrauben der Güteklasse 12.9 kombiniert werden.

Im Allgemeinen k?nnen Muttern der h?heren Leistungsklasse die Muttern der niedrigeren Klasse ersetzen. Zum Beispiel k?nnen Muttern der Güteklasse 10 Muttern der Güteklasse 8 ersetzen, die zu Bolzen, Stehbolzen oder Schrauben der Güteklasse 8.8 passen.

5. Auswahl der Befestigungsverfahren

Bevor ein Befestigungsverfahren gew?hlt wird, müssen die Konstrukteure feststellen, ob das Produkt zerlegt und gewartet werden muss. Beispielsweise müssen Produkte wie Feuermelder, Fernbedienungen für Fernsehger?te und tragbare Informationsterminals so konstruiert sein, dass der Verbraucher sie zerlegen kann, um die Batterien zu wechseln. Umgekehrt müssen Produkte wie Haartrockner und medizinische Einwegger?te im Allgemeinen nicht für die Demontage oder Wartung ausgelegt sein. Darüber hinaus k?nnen manche Konstrukteure Komponenten speziell so gestalten, dass sie manipulationssicher sind, so dass die Verbraucher die Produkte nicht ohne weiteres zerlegen k?nnen (z. B. elektronische Produkte).

Produkte, die eine abnehmbare Wartung erfordern

Schrauben, Bolzen und Schnappverbindungen (d. h. Kunststoffklammern) sind die am h?ufigsten verwendeten Befestigungsmethoden bei Produkten, die eine abnehmbare Wartung erfordern. Bolzen und Schrauben üben eine Klemmkraft aus, die die Komponenten in die Baugruppe hineindrückt. Wenn das Drehmoment von Bolzen/Schrauben den Berührungspunkt zwischen dem Kopf und den Gegenstücken übersteigt, ist die Befestigungsanforderung erfüllt. Im Vergleich zu Schnappverbindungen bieten Bolzen und Schrauben einen besseren Halt, w?hrend sich Schnappverbindungen mehr auf die Festigkeit der Kunststoffteile selbst verlassen.

Schnappverbindungen bieten Halt durch das Ineinandergreifen mehrerer Komponenten. Schnappverbindungen erm?glichen eine schnelle Montage und vereinfachen den gesamten Montageprozess, da weniger Teile in der Materialliste enthalten sind. Wenn bei Kunststoffprodukten ein minimaler Halt erforderlich ist, werden in der Regel Schnappverbindungen bevorzugt. Wie in der obigen Abbildung zu sehen ist, werden bei den meisten Taschenrechnern Schnappverbindungen an der Batterieabdeckung verwendet, um den Batteriewechsel durch den Verbraucher zu erleichtern.

Tipps: Klicken Sie hier, um mehr zu erfahren über "Arten von Schnappverschlüssen“.

Dauerhafte Produkte

Feste Stifte, Klebstoffe, Schrauben, Bolzen und Schnappverbindungen sind g?ngige Methoden zur dauerhaften Befestigung von Komponenten. Obwohl die Konstrukteure bei neuen Produkten oft nicht ausdrücklich verlangen, dass sie abnehmbare Wartungskonstruktionen verwenden, werden bei vielen Produkten immer noch abnehmbare Befestigungselemente wie Schrauben verwendet, um die Benutzer mit ihrer Verwendung vertraut zu machen. Wie in der obigen Abbildung zu sehen ist, verwenden die meisten Taschenrechner Schrauben, um die Kunststoffgeh?use zu verbinden, auch wenn die Verbraucher die Komponenten w?hrend der Lebensdauer des Produkts nicht auseinandernehmen müssen.

Massivstifte und Klebstoffe sind die bevorzugten Befestigungsmethoden für dauerhafte Bauteile, da sie Kunststoffen einen hervorragenden Halt bieten. Klebstoffe verbinden mehrere Komponenten miteinander und sorgen für Halt, w?hrend massive Stifte eine Verformung des Grundmaterials bewirken, was zu Interferenzen führt und für Halt sorgt. Beachten Sie, dass massive Stifte mit Rückhaltevorrichtungen (z. B., R?ndeln) sind besser als einfache Stifte, da sie gr??ere Bohrungstoleranzen zulassen und die Belastung der Kunststoffteile verringern. Die Manipulationssicherheit tr?gt dazu bei, das Risiko von Garantieansprüchen, Produktsch?den oder Umwelteinflüssen (z. B. Feuchtigkeit, Partikel) zu verringern.

Au?erdem stellen abnehmbare Befestigungselemente (z. B. Schrauben) bei Produkten wie Kinderspielzeug ein erhebliches Sicherheitsrisiko (Erstickungsgefahr) dar. Für nicht abnehmbare Wartungselemente sind feste Stifte und Klebstoffe in der Regel die bevorzugten Befestigungsmethoden.

Solide Stifte

Massivstifte lassen sich mit einer manuellen oder vollautomatischen Presse leicht einbauen. W?hrend des Einsetzens übt die Presse eine lineare Kraft aus, um die Stifte bis zum Erreichen eines vorbestimmten Anschlagabstands zu bewegen. Bei Bauteilen mit mehreren Bolzenl?chern kann eine Plattenpresse verwendet werden, um mehrere Vollbolzen gleichzeitig einzubauen. Daher ist der Montagezyklus für Massivstifte schneller als für Schrauben oder Bolzen. Massivstifte haben im Vergleich zu anderen Befestigungsmethoden die niedrigste Ausfallrate, wenn die Bauteile korrekt befestigt und ausgerichtet sind. Die für die Montage von Massivstiften verwendete Ausrüstung erfordert nur minimale Wartung.

Aus ?sthetischen Gründen sind einige massive Stifte bei der Endmontage nicht sichtbar.

Klebstoffe

Klebstoffe k?nnen mit Handpistolen oder automatischen Dosierger?ten aufgetragen werden. In der Regel ist eine Oberfl?chenvorbereitung der Grundkomponenten erforderlich. Der Klebstoffauftrag w?hrend der Montage ist recht komplex und erfordert geschultes Personal. Wird zu wenig oder zu viel Klebstoff auf ein einzelnes Bauteil aufgetragen, kann dies zu Fehlern in der Praxis führen. Au?erdem müssen viele Klebstoffe vor dem Kontakt mit den Basiskomponenten auf Temperatur und Druck kontrolliert und/oder mit verschiedenen Flüssigkeiten gemischt werden. Nach dem Auftragen durchlaufen die Klebstoffe einen Aush?rtungsprozess, der in manchen F?llen über 24 Stunden dauern kann!

Klebstoff-Dosierger?te müssen umfassend gewartet und überwacht werden, da Klebstoffe problematisch sein k?nnen. Verunreinigungen k?nnen zu einer Verstopfung der Ger?te führen, und viele Klebstoffe haben eine begrenzte Haltbarkeitsdauer. Diese Faktoren erh?hen die Kosten und die Komplexit?t des Montageprozesses und verringern die Maschinenverfügbarkeit. Aufgrund der zahlreichen Variablen besteht die gr??te Herausforderung in der Wiederholbarkeit und Kontrolle.

Schrauben

Nach dem Einsetzen der Schrauben in die Host-Komponenten k?nnen diese mit handgehaltenen Drehmoment-Schraubendrehern oder feststehenden automatischen Schraubendrehern montiert werden. Beide Arten von Schraubenziehern drehen die Schrauben mit dem angegebenen Drehmoment an. Es ist wichtig zu wissen, dass dieser Prozess viel komplexer ist als der Einbau von massiven Stiften. Die Hersteller k?nnen bei der Ausrichtung der Schrauben auf den Schraubendreher und beim Sichern der Schrauben auf Probleme sto?en. Wenn die Schrauben nicht vollst?ndig ausgerichtet sind, k?nnen sie den Kunststoff des Grundk?rpers besch?digen, was zu Ausschuss führt. Ein weiteres h?ufiges Problem beim direkten Einbau von Schrauben in Kunststoff ist, dass sich die Schrauben mit der Zeit lockern k?nnen, weil plastisches Kriechen oder Spannungsabbau. Obwohl Schrauben preiswert, leicht erh?ltlich und den Bedienern vertraut sind, stellen sie bei der Montage eine Herausforderung dar.

Bolzen

Bolzen funktionieren ?hnlich wie Schrauben, nur dass sie in Muttern oder Metalleins?tze und nicht in Kunststoffhalterungen geschraubt werden. Von den hier er?rterten Befestigungsmethoden bieten Bolzen den h?chsten Halt. Wenn sie mit Muttern oder Gewindeeins?tzen verwendet werden, lassen sich Schrauben unbegrenzt montieren und demontieren, ohne den Kunststoff zu besch?digen. Ordnungsgem??e Schraubenverbindungen in Kunststoffbauteilen erfordern drei separate Teile: die Schraube, eine Begrenzungshülse und eine Mutter oder einen Gewindeeinsatz. Dies erh?ht die Stückliste sowie die Komplexit?t und die Kosten des Montageprozesses. Schraubenverbindungen sollten vermieden werden, es sei denn, alternative Befestigungsmethoden k?nnen die erforderliche Klemmkraft nicht erreichen.

Snap-fit-Verbindungen

Schnappverbindungen werden in der Regel manuell durch Zusammendrücken der Komponenten zusammengefügt. Der Montageprozess kann je nach Konstruktion der ineinander greifenden Komponenten erheblich variieren. Einige Schnappverbindungen sind für eine abnehmbare Wartung ausgelegt, w?hrend andere dauerhaft sind. Durch die Verwendung von Schnappverbindungen k?nnen die Hersteller die Gesamtzahl der in jeder Baugruppe verwendeten Teile minimieren. Dieser Ansatz reduziert letztendlich die Kosten, den Lagerbestand und die Schwierigkeiten bei der Handhabung. Im Vergleich zu anderen Befestigungsmethoden bieten Schnappverbindungen jedoch den geringsten Halt, da sie sich auf die Festigkeit der Kunststoffkomponenten selbst verlassen. Schnappverbindungen werden bevorzugt für Bauteile eingesetzt, die nur geringen Belastungen ausgesetzt sind. Schnappverbindungen sind jedoch st?ranf?llig und k?nnen Gefahren für die Umwelt mit sich bringen, z. B. Erstickungsgefahr.

Bei der Konstruktion von Kunststoffgeh?usen müssen die Konstrukteure Leistung, Einfachheit, Kosten für Befestigungselemente und Montagekosten berücksichtigen. Es wird empfohlen, dass Konstrukteure bereits in der Konstruktionsphase mit Fertigungsingenieuren zusammenarbeiten, um den gesamten Montageprozess zu berücksichtigen. In den meisten F?llen werden beim endgültigen Entwurf eines neuen Produkts der Montagezyklus, die Ausschussrate, die Wartungskosten und das Verbraucherverhalten w?hrend der Lebensdauer des Produkts nicht berücksichtigt.

Schlussfolgerung

Als industrielle Schlüsselkomponenten, die verschiedene Teile miteinander verbinden, darf die Bedeutung von Verbindungselementen in der industriellen Produktion nicht untersch?tzt werden. Wenn Verbindungselemente versagen oder sich lockern, kann dies zu Maschinen- oder Anlagenausf?llen führen, die Stillstandszeiten, Produktionsverz?gerungen, Verluste und Sicherheitsrisiken zur Folge haben. Daher ist die Verwendung hochwertiger, zuverl?ssiger Verbindungselemente und korrekter Befestigungsmethoden in der industriellen Produktion von entscheidender Bedeutung.