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Verbindungstechniken als Alternative zum Schweißen

von Hubert Hunscheidt

Bei manchen Verbindungsarten müssen bereits beim Anfertigen der technischen Zeichnung Vorbereitungen getroffen werden. Dabei sollte man vorher darüber nachdenken, welche Technik man für das Verbinden von Metallteilen verwenden möchte.

Höhere Produktivität und niedrigere Kosten

In den meisten Organisationen wird Schweißen automatisch als Verbindungsmethode für zwei Metallteile gewählt. Das ist jedoch nicht immer die optimale Verbindungstechnik. Zum Beispiel, weil die Wärme in der Schweißzone dafür sorgen kann, dass die Struktur des Materials verformt wird und sich das Erscheinungsbild des Materials ändert. Darüber hinaus ist die Schweißkapazität in den meisten Unternehmen begrenzt und neues Personal ist nicht einfach zu finden. Das Ausbilden von Schweißern ist außerdem eine kostspielige und zeitraubende Angelegenheit, da Schweißen individuelle Kenntnisse und Fähigkeiten erfordert. Indem man im Voraus gut über Metallverbindungen nachdenkt, kann die Produktivität und der Ertrag der Produktion gesteigert werden. Dadurch werden die Produktionskosten gesenkt. Die gewählte Verbindungstechnik sollte bereits berücksichtigt werden, wen die technische Zeichnung angefertigt wird. Intelligentes Engineering sorgt für kürzere Durchlaufzeiten und somit für mehr Schweißkapazität.

Arten von Verbindungstechniken

Es gibt verschiedene Verbindungstechniken, die sich grob in chemische, thermische und mechanische Verbindungen unterteilen lassen. Eine bekannte und häufig eingesetzte chemische Verbindung ist Kleben. Die bekannteste thermische Verbindung ist Schweißen. Mechanische Verbindungen sind zum Beispiel Verbindungen mit Schrauben und Muttern. Diese Verbindungen sind eine gute (und preiswertere) Alternative zum Schweißen.

Mechanische Verbindung

Bei mechanischen Verbindungen handelt es sich in den meisten Fällen um eine permanente Verbindung zwischen zwei oder mehreren Werkstücken durch das Verformen von mindestens einem der Werkstücke. Außerdem kann eine mechanische Verbindung auch durch das Hinzufügen eines zusätzlichen Hilfswerkstücks gebildet werden. Es gibt daher mechanische Verbindungen mit und ohne Verbindungsmittel.

Mit Verbindungsmittel

Bei mechanischen Verbindungen werden zum Beispiel Verbindungen mit Schrauben, Bolzen und Muttern hergestellt. Fällt die Entscheidung für diese Verbindung sollte man  das bereits beim Anfertigen der technischen Zeichnung berücksichtigen. Im Entwurf müssen zum Beispiel die richtigen Löcher an den richtigen Stellen eingezeichnet werden. 247TailorSteel kann in den Metallen, die bearbeitet werden, kein Gewinde verarbeiten.

Nieten

Nieten (Nietnägel, Popnieten, Dornnieten oder Blindnieten) sind Verbindungsmittel, mit denen zwei Metallteile zusammengefügt werden können. Zum Anbringen wird eine Nietenzange, ein pneumatisches Werkzeug oder ein von einem Akku angetriebenes Werkzeug verwendet. Die Blindniete wird in das Werkzeug eingesetzt und in das Bohrloch gesteckt. Durch Anziehen des Dorns werden die zu verbindenden Teile gestaucht und zusammengedrückt. Der Dorn bricht in der Verbindung ab, wodurch die Verbindung verankert wird. Bei der Verwendung von Nieten müssen die Löcher in beiden Metallteilen eingezeichnet werden, die miteinander verbunden werden. Auch hier sollbe beim Zeichnen berücksichtigt werden, dass eine Verbindung mit Nieten herstellt werden soll. Popnieten oder Blindnieten sind in verschiedenen Arten und aus verschiedenen Materialien erhältlich, zum Beispiel aus Stahl, Edelstahl und Aluminium. Diese Verbindungstechnik hat mehrere Vorteile:

  • Schnelle Verbindung
  • Schwingungsfest
  • Starke Haftung
  • Niedrige Anschaffungskosten
  • Sicher und umweltfreundlich
  • Einfach anzubringen
  • Einfacher Prozess für Mitarbeiter
  • Optimierung des Prozesses durch schnellere Durchlaufzeit
  • Sicheres Gewinde mit Inserts (Einsätzen)

Die Verwendung von Blindnietmuttern ist eine interessante Alternative. Diese Inserts (Einsätze) werden auf dieselbe Weise eingesetzt wie Nietnägel oder Popnieten und enthalten bereits ein Gewinde. Gezeichnet wird ein rundes oder sechseckiges Loch, das von den Lasermaschinen geschnitten wird. Vorzugsweise sollte ein Sechseck gewählt werden, weil die sechseckige Form Durchdrehen vorbeugt. Diese Inserts werden in großen Anzahlen industriell hergestellt und haben daher immer die richtigen Maße. Aktuell sind verschiedene Sorten verfügbar, unter anderem Sorten mit einer sehr dünnen Kragendicke.

Ohne Verbindungsmittel

Mechanisches Verbinden ohne Verbindungsmittel erfolgt durch das gemeinsame Verformen von zwei Metallteilen. Es gibt verschiedene Techniken, die dabei eingesetzt werden; dabei ist Clinchen das wichtigste Verfahren.

Clinchen

Clinchen wird auch als Durchsetzfügen oder Druckfügen bezeichnet. Dabei handelt es sich um eine Verbindungstechnik, die häufig als Alternative für Punktschweißen eingesetzt wird. Beim Clinchen werden zwei Metallteile gemeinsam verformt, sodass diese nach dem Verformen praktisch „ineinandergreifen“. Auf diese Weise werden die zwei Metallteile mechanisch zusammengefügt. Clinchen hat eine Reihe von Vorteilen:

  • Kein Schaden an der Arbeitsfläche (im Gegensatz zum Schweißen)
  • Niedrige Wartungskosten
  • Niedrige Betriebskosten
  • Niedrige Anschaffungskosten
  • Wenig vorbereitende Arbeiten
  • Sicher und umweltfreundlich

Indem Clinchen als Alternative für (Punkt-)Schweißen eingesetzt wird, kann bei der knappen Schweißkapazität gespart werden. Bei der Arbeitsvorbereitung sollte darüber nachgedacht werden, ob Schweißverbindungen für das Verbinden von Metallteilen erforderlich sind. Wenn bereits beim Zeichnen der Metallteile über die Metallverbindung nachgedacht wird, wird kostbare Zeit gespart.

Ultimative Prozessoptimierung: Magnelis

Durch smartes Engineering in Kombination mit einer intelligenten Wahl des Blechmaterials lässt sich der Prozess noch weiter optimieren. Das Blechmaterial Magnelis eignet sich besonders gut für mechanische Verbindungen. In diesem Material können ganz einfach an den Stellen Löcher in dem Blech einzeichnet werden, an denen Nietnägel oder Popnieten eingesetzt werden sollen. Magnelis zeichnet sich dadurch aus, dass sich das Material an den Schnitträndern selbst regeneriert; Beschichten oder Nachbearbeiten ist deshalb nicht erforderlich. Aus diesem Grund ist das Material ideal für das Anfertigen von Löchern geeignet, die für Nietnägel und Popnieten erforderlich sind.

Mechanische Verbindungstechniken wie Clinchen und die Verwendung von Nieten erfordern eine Vorbereitung beim Zeichnen und Bestellen in Sophia®.

Es müssen Löcher an den richtigen Stellen in dem Metallteil angebracht werden. Das Online-Tool Sophia® erkennt die gezeichneten Löcher (vorausgesetzt, diese erfüllen die Anlieferungsspezifikationen). Insbesondere zu berücksichtigen sind dabei die Richtlinien für den Durchmesser der Löcher und die Richtlinien für die Löcher in der Biegezone.

Quelle und Fotos: 247TailorSteel GmbH

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