Zurück zu den Grundlagen:Arten von Verbindungselementen und wie man sie auswählt

Moderne Maschinen bestehen normalerweise aus mehreren Teilen, die zu einem voll funktionsfähigen Produkt zusammengesetzt werden. Diese Maschinenteile erzeugen jedoch normalerweise enorme Kräfte und Vibrationen, die groß genug sind, um die Teile zu zerlegen und einen Ausfall zu verursachen.

Verbindungselemente sind wesentliche Teile der Hardware, die dazu beitragen, diese Herausforderung zu mindern, indem sie zwei (oder mehr) Komponenten miteinander verbinden. Befestigungselemente gibt es jedoch in mehreren Typen, wobei jeder Typ für unterschiedliche Anwendungen geeignet ist.

Hier diskutieren wir die verschiedenen Arten von Befestigungselementen, die heute üblicherweise verwendet werden. Dieser Artikel hilft Ihnen, eine fundierte Entscheidung bei der Auswahl von Verbindungselementen für Ihr Produktdesignprojekt zu treffen.

Was ist ein Verbindungselement?

„Befestigungselement“ ist ein allgemeiner Begriff für eine Hardware, die zwei (oder mehr) Komponenten mechanisch miteinander verbindet. Befestigungselemente umfassen verschiedene Werkzeuge, die normalerweise aus Metall bestehen und allgemein als dauerhafte und temporäre Befestigungselemente klassifiziert werden.

Wie der Name schon sagt, schafft ein dauerhaftes Befestigungselement eine dauerhafte Verbindung zwischen zwei Teilen. Sie sind Einweggeräteㅡ, was bedeutet, dass Sie sie nur einmal verwenden können, da das Entfernen dieser Befestigungselemente sie zerstört. Im Gegensatz dazu ermöglichen temporäre Befestigungselemente eine einfache Entfernung und Wiederverwendung, während sie eine vergleichbare (oder sogar bessere) Festigkeit als dauerhafte Befestigungselemente bieten.

5 gebräuchliche Befestigungsarten

Typ 1:Schrauben

Eine Schraube ist ein temporäres Befestigungselement, das aus einem Kopf und einem Schaft mit scharfen Gewinden besteht. Um Teile mit einer Schraube zusammenzufügen, müssten Sie die Schraube mit einem Schraubendreher in die Teile drehen. Diese Drehbewegung bewirkt, dass die Schraubengewinde Gewinde in das Material schneiden, wodurch eine feste mechanische Verbindung entsteht und ein Herausziehen verhindert wird.

Schraubbefestigungen gibt es in verschiedenen Arten, aber die Maschinenschraube, die Deckschraube und die Holzschraube gehören zu den beliebtesten.

Maschinenschrauben

Maschinenschrauben verfügen über präzise Feingewinde und sind ideal für die Montage von Maschinenkomponenten. Im Gegensatz zu anderen Schraubverfahren, die Löcher in Komponenten erzeugen, werden Maschinenschrauben in vorgebohrte Löcher eingebaut. Dadurch lassen sie sich leicht entfernen, insbesondere bei Wartungsarbeiten oder beim Austausch von Komponenten.

Abbildung 1:Maschinenschraube

Deckschrauben

Terrassenschrauben sind ideal für die Montage von weichen bis mitteldichten Terrassendielen. Sie verfügen über einen Vierkantantrieb und einen Wölbungskopf, der Abisoliereffekte eliminiert, die auftreten, wenn der Schraubenkopf verschleißt.

Abbildung 2:Deckschraube

Holzschrauben

Holzschrauben sind spitz zulaufende Schrauben mit grobem Gewinde. Sie sind ideal für die Befestigung von Holz- oder Verbundstoffteilen, insbesondere für nicht tragende Anwendungen.

Abbildung 3:Holzschraube

Typ 2:Bolzen

Bolzen haben eine ähnliche Struktur wie Schrauben, sie haben Außengewinde (oder Außengewinde), die an ihren Spitzen beginnen. Im Gegensatz zu Schrauben sind Bolzen jedoch nicht selbstschneidend (sie schneiden keine Gewinde in das Material). Stattdessen benötigen sie vorgeformte Teile (wie Muttern) und vorgefertigte Gewindebohrungen, um ineinanderzugreifen und mechanische Verbindungen herzustellen. Hier ist eine Liste der gängigsten Schraubentypen.

Sechskantschrauben

Sechskantkopfschrauben haben einen sechsseitigen Kopf und einen Voll- (oder Teil-) Gewindeschaft. Diese Schrauben bieten eine hohe Zugfestigkeit und sind daher ideal für schwere Befestigungs- und Befestigungsanwendungen wie die Montage von Automobilteilen und Bauprojekte.

Abbildung 4:Sechskantschrauben

Doppelendbolzen

Doppelendschrauben sind im Grunde genommen Gewindestangen mit gleichen Gewindelängen an beiden Enden, um Muttern aufzunehmen. Sie sind ideal zum Anbringen von Flanschen oder Rohren.

Abbildung 5:Doppelendschrauben

Ringschrauben

Eine Ringschraube weist an einem Ende eine Schlaufe und am anderen Ende einen Gewindeschaft auf, wie in Abbildung 6 gezeigt. Diese Schrauben haben eine hohe Festigkeit und sind ideal für Verankerungs-, Rigging-, Hebe- oder Zuganwendungen. Beispielsweise kann eine Augenschraube mit einem ¼-Zoll-Schaft eine Zugkraft von bis zu 500 lb aushalten.

Abbildung 6:Ringschrauben

Typ 3:Nüsse

Eine Mutter ist ein Befestigungselement mit einem Gewindeloch (oder einem Innengewinde), das typischerweise mit einer entsprechenden Schraube verwendet wird, um eine Schraubverbindung zu bilden. Ein bemerkenswerter Vorteil der Verwendung von Schrauben und Muttern als Befestigungselemente besteht darin, dass Sie damit schwere Maschinen montieren können und gleichzeitig eine hohe Festigkeit und einfache Installation (und Demontage) bieten. Zu den gängigen Arten von Nüssen gehören:

Hutmuttern

Hutmuttern sind traditionelle Sechskantmuttern mit einem geschlossenen Ende in Form einer Kuppel. Sie sind ideal für Anwendungen, bei denen der Schutz der Schraube nach der Montage wichtig ist, z. B. Bau- und Automobilmontageprojekte.

Abbildung 7:Hutmuttern

Schweißmuttern

Schweißmuttern sind dazu bestimmt, an ein Werkstück geschweißt zu werden. Wenn Sie Teile an schwer zugänglichen Stellen befestigen möchten, sollten Sie sich für Schweißmuttern entscheiden.

Abbildung 8:Schweißmuttern

Typ 4:Unterlegscheiben

Unterlegscheiben sind kreisförmige Metallscheiben, die in Verbindung mit Schrauben und Muttern verwendet werden. Sie helfen, die Reibung zu reduzieren und sorgen für eine gleichmäßige Lastverteilung von Schrauben und Muttern auf das befestigte Teil. Es gibt zwei Arten von Unterlegscheiben:die Unterlegscheibe und die Federscheibe.

Unterlegscheiben (auch Unterlegscheiben genannt) haben die Form einer Scheibe mit einem Loch in der Mitte. Sie sind der am häufigsten verwendete Unterlegscheibentyp, insbesondere in Anwendungen, bei denen die einzige Anforderung darin besteht, eine gleichmäßige Lastverteilung von Schrauben und Muttern auf Komponenten sicherzustellen.

Abbildung 9:Unterlegscheibe

Im Gegensatz dazu wirken Federscheiben wie Federn und verhindern das unbeabsichtigte Lösen von Befestigungselementen aufgrund von Teilevibrationen.

Abbildung 10:Federscheibe

Typ 5:Nieten

Nieten sind dauerhafte Befestigungselemente mit einem Schaft, der in Löcher eingeführt wird, um Teile miteinander zu verbinden. Wenn Sie eine Niete in die zu montierenden Komponenten einsetzen, bildet sie am anderen Ende einen bleibenden Kopf, der verhindert, dass sich die Niete löst.

Abbildung 11:Blindniete

Nieten bilden eine stärkere und festere Verbindung als Schrauben gleichen Durchmessers. Daher eignen sie sich ideal für Anwendungen, die starke mechanische Verbindungen erfordern, z. B. im Flugzeugbau, bei Wasserfahrzeugen aus Aluminium und bei militärischer Ausrüstung.

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