Befestigungselemente sind wichtige mechanische Geräte in der Fertigung und Metallteileherstellung, insbesondere beim Zusammenbau und Sichern verschiedener Objekte. Diese Hardware hilft dabei, verschiedene Teile miteinander zu verbinden und eine sichere Verbindung herzustellen. Sie vereinfachen die Herstellung komplexer Strukturen und Baugruppen, indem sie verschiedene Teile verbinden, ohne die strukturelle Integrität, Haltbarkeit und Funktionalität der einzelnen Komponenten zu beeinträchtigen.
In diesem Leitfaden werden die verschiedenen Arten von Verbindungselementen, ihre Anwendungen, Materialoptionen und geeigneten Oberflächenbehandlungen, die ihre Leistung verbessern, untersucht. Darüber hinaus haben wir komplizierte Details besprochen, die Sie berücksichtigen sollten, bevor Sie die richtigen Verbindungselemente für Ihre Fertigungsanforderungen auswählen.
Was ist ein Befestigungselement?
Ein Befestigungselement ist ein Metallteil, das zwei oder mehr Objekte miteinander verbindet oder sichert. Befestigungselemente sind bei der Herstellung von Metallteilen unverzichtbar, da sie eine entscheidende Rolle bei der Gewährleistung der strukturellen Integrität und der effizienten Teilemontage spielen. Dieses mechanische Gerät ist in verschiedenen Formen und Größen erhältlich, beispielsweise als Schrauben, Bolzen, Muttern, Nieten und Stifte, und bietet spezifische Anwendungsmöglichkeiten für die Teileherstellung.
Der Hauptvorteil von Verbindungselementen besteht jedoch darin, dass sie durch die Verbindung verschiedener Einzelteile die Montage und Demontage großer und komplexer Strukturen erleichtern. Sie tragen zur Schaffung einer sicheren mechanischen Verbindung bei, indem sie verschiedene Werkstücke miteinander verbinden.
Verschiedene Arten von Befestigungselementen
Maschinisten und OEMs verwenden verschiedene Arten von Verbindungselementen, um verschiedene Werkstücke zu verbinden. Während einige dieser Verbindungselemente austauschbar für ähnliche Zwecke verwendet werden können, haben andere spezifischere Verwendungszwecke. In diesem Abschnitt werden die verschiedenen Arten von Verbindungselementen erläutert, die in der Fertigung und Teileherstellung verwendet werden.
Schrauben
Schrauben sind die am häufigsten verwendete Befestigungsart zum Sichern von Verbindungen zwischen zwei Metallteilen. Diese Gewindebefestigung sieht aus wie ein Nagel und verfügt über ein durchgehendes Gewinde, dessen Kopf in verschiedenen Formen erhältlich ist. Im Gegensatz zu vielen anderen Befestigungsarten können Schrauben allein verwendet werden, ohne dass weitere Hardware erforderlich ist, außer einem Schraubendreher, der zum Eindrehen in das vorgesehene Loch erforderlich ist.
Diese mechanischen Befestigungselemente sind äußerst vielseitig und langlebig, allerdings muss der Maschinist möglicherweise zuerst ein Gewinde in das Loch bohren, um das Gewinde zu erzeugen, mit dem es sich verzahnt und die Verbindung herstellt. Einige Schrauben sind jedoch selbstschneidend oder selbstgewindeschneidend, sodass sie kaum oder gar nicht vorgebohrt werden müssen. Schrauben eignen sich für zahlreiche Anwendungen, darunter Automobil-, Metall- und Holzverarbeitung sowie die Montage von Elektronik.
Zu den typischen Schraubentypen, die bei der Teilefertigung verwendet werden, gehören die folgenden:
- Sechskantschrauben – geeignet für die Holzbearbeitung und schwere Anwendungen
- Maschinenschrauben – zum Verbinden von Maschinenbauteilen
- Blechschraube – für Blechbearbeitungen, kann Bleche problemlos durchdringen.
Schrauben
Bolzen sind eine weitere häufige Art von Befestigungselementen, ähnlich wie Schrauben, da beide an der Basis ein Außengewinde besitzen. Laien könnten Bolzen fälschlicherweise als Schrauben bezeichnen und umgekehrt. Es handelt sich jedoch um zwei unterschiedliche, schnellere Typen, wobei der Hauptunterschied darin besteht, dass Bolzen ein weiteres Befestigungselement – eine Mutter – benötigen, um eine sichere Verbindung herzustellen. Außerdem haben Bolzen in der Regel einen flachen oder abgerundeten Kopf ohne Markierungen auf der Oberseite, da für sie kein Schraubendreher erforderlich ist.
Bolzen eignen sich besser für Anwendungen, die eine höhere Festigkeit und Tragfähigkeit erfordern, wie z. B. die Montage großer Maschinen und Bauarbeiten. Im Gegensatz zu Schrauben müssen bei Bolzen die zu verbindenden Komponenten nicht mit Gewinde versehen werden, da sie einfach in die Mutter eingreifen und so das zu verbindende Teil sichern.
Typische Beispiele für Schrauben, die bei der Teileerstellung verwendet werden, sind:
- Sechskantschrauben: verfügen über einen sechseckigen Kopf, der guten Halt bietet und so ein einfaches Befestigen ermöglicht.
- Doppelendige Bolzen: verfügen über ein doppelseitiges Gewinde, das mit passenden Muttern ineinander greifen kann.
- Schlittenkopfschrauben: verfügt über einen konvex geformten Kopf. Sie werden häufig für Holzbearbeitungsanwendungen verwendet.
- Augenschrauben: haben an einem Ende eine Öffnung, die einem Auge ähnelt.
Mutter
Wie bereits erwähnt, dienen Muttern häufig als Paar für einen Bolzen ähnlicher Größe, Form und Gewindeform. Sie passen zu einem Bolzen oder manchmal auch einer Schraube, da sie eine sichere Verbindung bilden, die die Teile zusammenhält. Wie Bolzen gibt es auch Muttern in verschiedenen Formen und Ausführungen, wobei Sechskant- und Schweißmuttern die häufigsten sind.
- Während Bolzen und Schrauben Außengewinde haben, besitzen Muttern Innengewinde, die das Drehmoment erhöhen und einen geeigneten Halt schaffen, sodass eine sichere Verbindung mit dem Bolzen oder der Schraube entsteht. Daher verbindet das Bolzen-Mutter-Befestigungssystem zwei Werkstücke effektiv, ohne dass diese ein Innengewinde aufweisen. Der Maschinist muss lediglich sicherstellen, dass in den Werkstücken ein Loch vorhanden ist und dass diese ausgerichtet sind, damit Bolzen und Mutter verbunden werden können.
Nachfolgend sind einige der Mutterntypen aufgeführt, die bei der Teilefertigung verwendet werden:
- Sechskantmuttern: sechseckig geformt und geeignet für die Herstellung einer sicheren Verbindung mit Sechskantschrauben
- Überwurfmuttern: Diese dienen zum Befestigen von Bereichen, die normalerweise schwer zu erreichen sind.
- Muttern anschweißen: Diese dienen dazu, eine sichere Verbindung mit langen Gewindebolzen herzustellen.
Nieten
Nieten sind dauerhafte Befestigungselemente, die im Gegensatz zu den anderen Befestigungselementen, die wir bisher besprochen haben, irreversible Verbindungen herstellen. Sie sind die bevorzugten dauerhaften Befestigungselemente für Automobil- und Fertigungszwecke. Sie sind leicht und haben glatte Schäfte ohne Gewinde. Sie sind zylindrisch, ähneln Bolzen und Schrauben und haben einen deutlich erkennbaren Kopf und ein Ende. Sie verbinden Materialien jedoch durch die Verformung ihres Endes und stellen so eine sichere Verbindung her.
Zu den Standardnietentypen gehören:
- Solide Nieten
- Blindniete
- Rohrnieten usw.
Unterlegscheiben
Unterlegscheiben sind ein weiteres einzigartiges Befestigungselement, das häufig mit Schrauben und Muttern verwendet wird, um eine gleichmäßigere Lastverteilung zu gewährleisten und Schäden vorzubeugen, da sie eine sichere Verbindung bieten. Unterlegscheiben sind dünne Platten mit einem Loch in der Mitte, damit sie wie eine Scheibe aussehen. Sie dienen als Abstandshalter zwischen den Schrauben und Muttern, als Schwingungsdämpfer und zur Verringerung der Reibung. Darüber hinaus können sie wie andere herkömmliche Befestigungselemente zum Schutz der Werkstücke beitragen, indem sie direkten Kontakt verhindern.
Beispiele für Unterlegscheiben
- Unterlegscheiben
- Dockwaschanlagen
- Unterlegscheiben
Andere Arten von Befestigungselementen
Neben den beschriebenen anspruchsvolleren Verbindungselementen gibt es noch weitere Verbindungsarten, die dazu dienen, eine sichere Verbindung zwischen zwei Bauteilen herzustellen.
Nails
Nägel sind das älteste Befestigungsmittel, das in der Fertigung, im Bauwesen und im Haushalt verwendet wird. Sie bilden die Grundlage für die anspruchsvolleren Befestigungselemente. Kein Wunder also, dass Bolzen und Schrauben wie Nägel aussehen. Sie sind jedoch einfacher zu verwenden, ohne Gewinde oder anspruchsvolle Werkzeuge. Stattdessen erfordern Nägel Scherkraft, oft mit einem Hammer, um die Nägel in die Komponenten zu treiben, die Sie verbinden möchten.
Stifte
Dabei handelt es sich um zylindrische Befestigungselemente zum Ausrichten und Zusammenhalten von Komponenten. Beispiele hierfür sind Gabelkopfbolzen, Passstifte und Kegelstifte. Wie Unterlegscheiben sind Stifte zusätzliche Befestigungselemente, die häufig in Kombination mit anderen Befestigungselementen wie Schrauben, Bolzen und Nieten verwendet werden, wo sie bei der Teilemontage für die richtige Ausrichtung, Positionierung und erhöhte Stabilität sorgen.
Anker
Diese Befestigungselemente geben ihren Namen an und erfüllen ähnliche Funktionen wie Schiffsanker. Sie werden verwendet, um Objekte an schwachen oder leicht brechenden Materialien wie Trockenbauwänden, Decken oder Beton zu befestigen. Sie sorgen für einen sicheren Halt und greifen die Zunge in der Umgebung. Sie können mit Innen- oder Außengewinde geliefert werden.
Zur Herstellung eines Befestigungselements verwendete Materialien
Verbindungselemente werden häufig aus harten Materialien hergestellt, vorwiegend aus Metallen und Legierungen wie Stahl, Aluminium, Messing usw. Maschinenbauer müssen darauf achten, dass sie ein robustes Verbindungselement auswählen, das für den Verwendungszweck des bearbeiteten Teils geeignet ist, da die Wahl des Verbindungselements auch dessen Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und andere mechanische Eigenschaften beeinflussen kann.
Stahl
Stahl ist aufgrund seiner hohen Festigkeit und Haltbarkeit das am häufigsten verwendete Befestigungsmaterial. Allerdings gibt es diese Legierung in verschiedenen Güteklassen, je nach Verhältnis von Kohlenstoff zu Eisengehalt, was ihre physikalischen, mechanischen und chemischen Eigenschaften verändert. Darüber hinaus können diese Eigenschaften, insbesondere Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit, durch verschiedene Oberflächenbehandlungen und Wärmebehandlungen verbessert werden, was ihre Eigenschaften als Metallbefestigungselemente weiter verstärkt.
Aluminium
Aluminium ist aufgrund seines geringen Gewichts, seiner beträchtlichen Festigkeit und Vielseitigkeit das am häufigsten verwendete Material für die Metallverarbeitung. Darüber hinaus haben Aluminiumlegierungen gute Leitfähigkeitseigenschaften und ein ansprechendes Aussehen, sodass sie für zahlreiche Anwendungen geeignet sind, darunter Elektronik und Fertigungen, bei denen eine ansprechende Optik erforderlich ist. Aufgrund seiner geringen Dichte eignet sich Aluminium hervorragend für Leichtbauspezifikationen. Darüber hinaus können OEMs die Legierung verstärken, indem sie sie mit anderen geeigneten Legierungen wie Kupfer und Magnesium kombinieren, um ihre mechanischen Eigenschaften und Eignung für bestimmte Anwendungen zu verbessern.
Edelstahl
Im Vergleich zu Kohlenstoffstahl und anderen Stahllegierungen enthält Edelstahl deutlich weniger Kohlenstoff und Eisen, dafür aber mehr Elemente wie Chrom und Nickel. Die Verwendung dieser Materialien sorgt für eine widerstandsfähigere Legierung, die Korrosion und anderen rauen Umgebungen standhält. Unabhängig davon besitzt Edelstahl eine unglaubliche Festigkeit, was ihn zu einer guten Wahl für die Herstellung von Verbindungselementen macht. Sie sorgen dafür, dass die strukturelle Integrität der Teile, die sie verbinden, erhalten bleibt, und stellen sicher, dass sie für zahlreiche Anwendungen geeignet sind.
Messing
Messingbefestigungen sind nicht so verbreitet wie solche aus Stahl und Aluminiumlegierungen. Sie bieten jedoch auch eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit, elektrische Leitfähigkeit und Ästhetik. Die Kombination dieser Eigenschaften macht sie für dekorative und elektrische Anwendungen geeignet. Messingbefestigungen eignen sich aufgrund ihrer Formbarkeit und ihres attraktiven Aussehens für Elektro- und Sanitäranwendungen.
Titan
Titanbefestigungen sind wie Aluminium leicht, hochfest und korrosionsbeständig. Sie sind zwar weniger verbreitet, eignen sich aufgrund ihrer einzigartigen Eigenschaften jedoch für anspruchsvolle Anwendungen wie die Luft- und Raumfahrt, medizinische Implantate und Meeresumgebungen. Titanlegierungen bieten ein außergewöhnliches Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht und sind daher ideal für leichte Spezifikationen ohne Kompromisse bei der Festigkeit. Darüber hinaus sind sie biokompatibel, sodass sich Titanbefestigungen für die Herstellung medizinischer und chirurgischer Instrumente eignen.
Kunststoff
Die Anwendungsgebiete von Verbindungselementen sind nicht nur auf Metalle beschränkt. Für die Kunststoffverarbeitung werden solche aus Kunststoff und anderen geeigneten Polymeren benötigt. Kunststoffverbindungselemente sind leicht, nichtleitend und korrosions- und chemikalienbeständig, sodass sie sich hervorragend für Anwendungen eignen, bei denen Metallverbindungselemente möglicherweise nicht ideal sind. Sie werden häufig in der Elektronik verwendet, wo ihre isolierenden Eigenschaften von entscheidender Bedeutung sind. Aufgrund ihrer geringen Kosten und Vielseitigkeit eignen sie sich auch für andere Anwendungen wie die Automobil- und Konsumgüterindustrie.
Standardoberflächen für Verbindungselemente
Im Allgemeinen bestehen die meisten Verbindungselemente aus Materialien mit hervorragenden mechanischen, physikalischen und chemischen Eigenschaften. Eine unsachgemäße Handhabung und der Kontakt mit rauen Umgebungen können jedoch einige dieser Eigenschaften beeinträchtigen und so ihre Wirksamkeit und Haltbarkeit verringern. Daher empfehlen wir, dass Maschinisten eine geeignete Oberflächenbearbeitung anwenden, um die Gesamtleistung der Verbindungselemente zu verbessern und die Verbindung zwischen den Teilen, die sie verbinden, zu verstärken.
Nachfolgend besprechen wir einige der Standardoberflächenbearbeitungen für Verbindungselemente.
Verzinkung
Das Beschichten von Metallbefestigungen mit einer Zinkschicht erfolgt durch Galvanisierung, wodurch die Oxidationsbeständigkeit dieser Befestigungen deutlich erhöht und gleichzeitig ihre Ästhetik verbessert wird. Diese Oberflächenveredelung eignet sich für Befestigungen wie Bolzen, Muttern und Schrauben, die in der Automobil-, Luft- und Raumfahrt-, allgemeinen Fertigungs- und Schifffahrtsindustrie verwendet werden.
Nickelbeschichtung
Nickel ist einer der Bestandteile von Edelstahl, der dessen Korrosionsbeständigkeit stärker erhöht als bei Kohlenstoffstahl. Daher kann eine Nickelbeschichtung wie eine Zinkbeschichtung dazu beitragen, die chemischen Eigenschaften der Verbindungselemente zu verbessern, sie haltbarer zu machen und ihr Aussehen zu verbessern.
Schwarzoxidbeschichtung
Durch die Beschichtung von Verbindungselementen mit schwarzem Oxid wird deren Gleitfähigkeit erhöht, sodass sie besser an Farben haften. Durch das Auftragen von Farben kann die Korrosionsbeständigkeit des Verbindungselements weiter erhöht werden. Die Oberfläche verleiht dem Verbindungselement eine dekorative schwarze Oberfläche, wodurch das gesamte Produkt ästhetischer wird.
Eloxieren
Dabei handelt es sich um einen chemischen Prozess, bei dem die Oberfläche des Befestigungselements mit einem Oxid des Metalls beschichtet wird, wie beispielsweise das Beschichten von Aluminiumschrauben oder -bolzen mit Aluminiumoxid. Die Oxidbeschichtungen sind in der Regel korrosionsbeständiger und langlebiger. Außerdem ermöglicht das Eloxieren verschiedene Farboptionen, was Verschönerungszwecken dient.
So wählen Sie den richtigen Befestigungstyp
Wie wir bereits besprochen haben, gibt es verschiedene Arten von Verbindungselementen für Fertigungszwecke. Wie können Sie jedoch wissen, welches für Ihr Projekt am besten geeignet ist? In diesem Abschnitt werden Faktoren erörtert, die berücksichtigt werden müssen, damit Sie den am besten geeigneten Typ auswählen können.
Beabsichtigte Anwendung
Das erste Kriterium vor der Auswahl eines Befestigungselements ist dessen beabsichtigte Anwendung, insbesondere die Festigkeitsangabe. Dazu gehört auch die Gegenüberstellung der Befestigungsspezifikation mit der Gesamtanwendung des Produkts, um zu vermeiden, dass ein Befestigungselement gewählt wird, das die Haltbarkeit der Baugruppe beeinträchtigen könnte.
Wenn Sie die Anforderungen der Produkte verstehen, können Sie einen Befestigungstyp oder -untertyp auswählen, der den Spezifikationen am besten entspricht. Beispielsweise eignen sich Schrauben besser als Bolzen für Holzbearbeitungsanwendungen und den Einsatz in Trockenbauwänden und Elektrogeräten. Bolzen hingegen eignen sich besser für Projekte mit anspruchsvolleren und lasttragenderen Anwendungen.
Medientyp
Ein weiterer kritischer Faktor, der berücksichtigt werden muss, ist die Materialart. Sie können bei der Metallverarbeitung keine Kunststoffbefestigungselemente verwenden. Denken Sie daran, dass Befestigungselemente aus Stahl aufgrund ihrer unglaublichen mechanischen Eigenschaften und Widerstandsfähigkeit am gebräuchlichsten sind. Bei der Arbeit mit Aluminiumkomponenten, insbesondere bei Leichtbauteilen, sollten Sie jedoch am besten bei Aluminiumbefestigungselementen bleiben. Darüber hinaus sind Befestigungselemente aus Edelstahl oder Titan besser für Anwendungen in rauen Umgebungen geeignet, sodass Faktoren wie Korrosion oder chemische Reaktionen die Integrität der Baugruppe nicht beeinträchtigen.
Gewindetyp und Installationsmethode
Der Maschinist muss die Installationsmethode und Zugänglichkeit beurteilen, um sicherzustellen, dass er den am besten geeigneten Schnellspannertyp für das vorgesehene Produkt auswählt. Beispielsweise kann das Vorhandensein oder Fehlen eines Gewindelochs im Werkstück den Schrauben- oder Bolzentyp bestimmen, den Sie auswählen. Wenn kein Gewinde vorhanden ist und die Schraube, auf die Sie Zugriff haben, nicht selbstschneidend ist, müssen Sie möglicherweise bei Bolzen und Muttern bleiben, um eine sichere Verbindung herzustellen.
Auch was das Gewinde betrifft, sorgen grobe Gewinde oft für eine schnelle Teilemontage, während feine Gewinde länger dauern. Feinere Gewinde bedeuten jedoch mehr Interaktion mit den Teilen oder Muttern, wie bei Schrauben, und sorgen so für eine sicherere Verriegelung und Verbindung.
Ästhetik
Auch die Ästhetik und das Erscheinungsbild des Befestigungselements sind wichtige Kriterien, insbesondere bei Anwendungen, bei denen eine gute Ästhetik erforderlich ist. Dazu zählen Möbel, Unterhaltungselektronik und architektonische Installationen. Der Maschinist muss sicherstellen, dass er ein ausreichend gutes Befestigungselement auswählt, das die optische Attraktivität des Produkts weiter steigert.
Weitere Faktoren, die bei der Auswahl von Verbindungselementen berücksichtigt werden müssen, sind Kosten und Verfügbarkeit. Maschinisten sollten darauf achten, dass sie ein Verbindungselement auswählen, das die Gesamtherstellungskosten nicht übersteigt, und gleichzeitig eines wählen, das leicht verfügbar ist.
Zintilon: Ihr Partner für Teilebearbeitung und Fertigungsservice
Suchen Sie einen seriösen Partner für Ihre Teilefertigungs- und Bearbeitungsprojekte? Dann sind Sie bei uns richtig. Bei Zintilon sind wir auf CNC-Bearbeitung und verwandte Technologien spezialisiert, darunter Blechbearbeitung, Rapid Prototyping usw. Ob es sich um ein Projekt mit einfachem Design oder um Teile mit komplexen Geometrien handelt, zögern Sie nicht, uns noch heute zu kontaktieren!
Schlussfolgerung
Die Auswahl eines geeigneten Befestigungselements ist für eine sichere, langlebige und effiziente Fertigung und Teilefertigung von entscheidender Bedeutung. Jedes Befestigungselement hat einzigartige Vorteile und Anwendungen. Daher müssen Maschinisten und OEMs die verschiedenen Arten von Befestigungselementen kennen, um das für das Projekt am besten geeignete zu finden. Materialverträglichkeit und Ästhetik müssen berücksichtigt werden, um optimale Ergebnisse und Produkthaltbarkeit zu gewährleisten.
Großartig, zusammen
