Verschiedene Arten von Befestigungselementen, die in der Fertigung verwendet werden:Schrauben, Bolzen und mehr

Verbindungselemente spielen eine entscheidende Rolle bei der Konstruktion von Teilen , Herstellung , und Montage . Diese kleinen Stücke Hardware sind einfach und kostengünstig, aber ohne sie hätten wir Schwierigkeiten, viele wichtige Dinge herzustellen:Möbel, architektonische Strukturen, Computer, Fußböden, Fahrzeuge und vieles mehr.

Die Rolle eines Verbindungselements besteht darin, mechanisch zu verbinden zwei oder mehr Komponenten zusammen. Sie können Komponenten auf viele Arten verbinden, aber das Einzigartige an Verbindungselementen ist, dass sie normalerweise (wenn auch nicht immer) nicht dauerhafte Verbindungen erzeugen .

Verbindungselemente sind allgegenwärtig, und Sie werden vielen von ihnen täglich begegnen. Einige der gebräuchlichsten Arten von industriellen Metallbefestigungen sind:

• Schrauben
• Nüsse
• Schrauben
• Nieten
• Gewindeeinsätze und Stangen
• Unterlegscheiben

Die Kategorie der Verbindungselemente umfasst jedoch auch Eisenwaren, die außerhalb der Industrie verwendet werden, wie z. B. Nägel für den Heimwerker und die Holzbearbeitung; Knöpfe, Schnallen und Reißverschlüsse für Bekleidung; Heringe und Kabelbinder für den Heimgebrauch; und Heftklammern, Stecknadeln und Büroklammern für Büroaufgaben.

Alle diese Befestigungsarten funktionieren auf leicht unterschiedliche mechanische Weise, aber alle werden beim Verbinden oder Zusammenbauen von Objekten verwendet. Mit wenigen Ausnahmen bestehen die meisten industriellen Verbindungselemente aus Metall, normalerweise aus Stahl (Edelstahl, Kohlenstoffstahl, legierter Stahl), Aluminium oder Titan. Viele der Teile stellen wir bei 3ERP her – einschließlich bearbeiteter , geformt , und Blech Teile – werden schließlich mit Verbindungselementen zusammengebaut.

Dieser Leitfaden befasst sich im Detail mit den verschiedenen Befestigungsarten und erklärt wie sie funktionieren und wie man sie benutzt . Es kann für unsere Prototyping-Kunden hilfreich sein, die Mehrkomponentenprodukte entwickeln, die eine Montage mit Befestigungselementen erfordern.

Was ist ein Verbindungselement?

Ein Verbindungselement ist ein allgemeiner Begriff für eine Hardware, die häufig aus einem Metall wie Stahl besteht und zum mechanischen Verbinden zweier Komponenten verwendet wird.

Verbindungselemente, zu denen Elemente wie Schrauben, Muttern und Bolzen gehören, erzeugen normalerweise nicht dauerhafte Verbindungen; das heißt, die Verbindung kann rückgängig gemacht werden, ohne dass eine der Komponenten beschädigt wird. Sie können zwei Komponenten mit einem Befestigungselement verbinden, eines Tages das Befestigungselement entfernen und die beiden Komponenten trennen, ohne sie zu beschädigen. Beispielsweise kann eine Schraube irgendwann mit einem Schraubendreher entfernt werden; Eine Mutter könnte mit einem Schraubenschlüssel entfernt werden. Vergleichen Sie dies beispielsweise mit dem Zusammenschweißen, Kleben oder Löten von Komponenten:In diesem Fall können die Komponenten nicht einfach getrennt werden.

Einige Befestigungselemente wie Nieten schaffen jedoch dauerhafte Verbindungen und sind nicht dafür ausgelegt, gelöst zu werden.

Die meisten Verbindungselemente sind klein und haben Durchmesser, die in Millimetern gemessen werden können. In Bereichen wie Schiffbau, Pipelines und Energie können jedoch deutlich größere Geräte eingesetzt werden. Ein Verbindungselement ist definiert durch seine Funktion, zwei oder mehr Komponenten mechanisch zu verbinden , nicht nach Größe, Material oder Anwendung.

Es gibt eine Vielzahl unterschiedlicher Befestigungsarten. Einige der gebräuchlichsten Metallbefestigungen für Industrie und Fertigung sind unten aufgeführt.

Befestigungsmaterialien

Woraus bestehen Verbindungselemente?

Die besten Materialien für die Herstellung von Verbindungselementen sind Stähle (Edelstahl, Kohlenstoffstahl, legierter Stahl), Aluminium, Titan, Kupfer, Messing, Nickel und verschiedene Legierungen. Übliche rostfreie Stähle, die für industrielle Verbindungselemente verwendet werden, umfassen die Serien 200, 300 und 400.

Befestigungselemente können für zusätzliche Funktionalität auch mit anderen Materialien beschichtet werden, z. Korrosionsbeständigkeit oder elektrische Isolierung. Übliche Beschichtungen und Plattierungen umfassen Chrom und Zink.

Mit welchen Materialien können Befestigungselemente verwendet werden?

Für unterschiedliche Materialien werden verschiedene Arten von industriellen Befestigungselementen verwendet, wobei einige Befestigungselemente speziell für ein Material entwickelt wurden, z. B. Holzschrauben (Holz) oder Ankerbolzen (Beton).

Befestigungsnormen

Die American Society of Mechanical Engineers (ASME) hat derzeit 66 aktive veröffentlichte Normen unter der Bezeichnung B18 für Verbindungselemente. Die qualitätsorientierten Standards „legen Anforderungen an die In-Prozess- und Endkontrolle für Verbindungselemente fest“ und stellen einen „Wareneingangsprüfplan für Käufer von Verbindungselementen“ bereit.

Zu den ASME-Standards gehören:

• B18.1.1:Kleine Nieten
• B18.1.2:Große Nieten
• B18.2.3.1M:Metrische Sechskantschrauben
• B18.3 Innensechskantkappe, Schulter, Stellschrauben und Sechskantschlüssel
• B18.6.1 Holzschrauben
• B18.6.2 Zylinderkopfschrauben mit Schlitz, Vierkant-Stellschrauben und kopflose Stellschrauben mit Schlitz
• B18.6.3 Maschinenschrauben, Blechschrauben und metallische Antriebsschrauben
• B18.6.9:Flügelmuttern
• B18.18 Qualitätssicherung für Verbindungselemente

Schrauben

Schraubenbefestigungen, normalerweise aus Metall, sind Befestigungselemente mit Außengewinde (spiralförmige Oberflächenrippen), die in Eingriff mit der Innengewinde in den Bauteilen, die sie befestigen.

Ein charakteristisches Merkmal von Schrauben ist, dass sie oft selbstschneidend oder selbstschneidend sind:Sie haben ein scharfes Ende, das in die Oberfläche des Bauteils schneidet; Beim Drehen der Schraube schneidet sie das Innengewinde in das Bauteil und ermöglicht die Verbindung. Schrauben sind oft eigenständige Befestigungselemente, da sie mit dem Bauteil selbst verbunden sind.

Schrauben haben eine ähnliche Funktion wie Bolzen, aber Bolzen sind normalerweise nicht selbstschneidend; Sie haben normalerweise stumpfe Spitzen und Innengewinde in den Komponenten müssen auf andere Weise hergestellt werden.

Verwirrenderweise wurden einige Befestigungselemente, die technisch gesehen Schrauben sind, durch die Verwendung als Bolzen bezeichnet (und umgekehrt).

Schraubenarten

Es gibt viele verschiedene Schraubentypen, die für verschiedene Anwendungen geeignet sind. Einige der gebräuchlichsten Schraubentypen sind:

• Blechschrauben :Sehr scharfe selbstschneidende Schrauben, die sowohl Blech als auch Holz und Kunststoff durchdringen können.
• Maschinenschrauben :In vorgebohrte Löcher eingebaut, haben Maschinenschrauben genaue Feingewinde und werden am häufigsten in Maschinenkomponenten verwendet.
• Kopfschrauben :Schrauben mit großen Köpfen, die typischerweise bei der Montage von Maschinen wie Geräten verwendet werden.
• Augenschrauben :Diese Schrauben werden manchmal auch als Lag-Eye-Schrauben bezeichnet und haben einen Schlaufenkopf, durch den Leinen gefädelt werden können.
• Zugschrauben :Lange verzinkte Schrauben mit Gewinde bis zum Schaft, hauptsächlich in der Holzbearbeitung verwendet.
• Holzschrauben :Übliche, spitze Schrauben, die in der Holzbearbeitung verwendet werden.

Arten von Schraubenantrieben

Schrauben können auch nach ihrer Antriebskonstruktion kategorisiert werden:Zum Eindrehen oder Entfernen verschiedener Schrauben werden unterschiedliche Werkzeuge benötigt. Zu den Schraubenantriebstypen gehören:

• Geschlitzt
• Dreispitz
• Kreuzform (z. B. Phillips)
• Externes Polygon
• Innenmehrkant (z. B. Innensechskant / Innensechskant)
• Sechsrund
• Verschiedenes

Schrauben

Bolzen sind wie Schrauben Befestigungselemente mit Außengewinde, die verwendet werden, um zwei oder mehr Komponenten zu verbinden.

Im Gegensatz zu Schrauben benötigen Bolzen jedoch ein vorgeformtes Innengewinde, in das sie eingreifen. Sie sind nicht selbsteinfädelnd; stattdessen gehört das Innengewinde oft zu einer Mutter. Schrauben (männlich) und Muttern (weiblich) werden zusammen verwendet, um Komponenten mit Löchern ohne Gewinde zu verbinden, und diese Art von Verbindung wird als Schraubverbindung bezeichnet.

Bei Verwendung in Verbindung mit Muttern funktionieren Bolzenbefestigungen mit Durchgangslöchern (d. h. Löchern, die vollständig durch das Material eines Objekts gehen), wobei sich der Schraubenkopf auf der einen Seite und die Mutter auf der anderen Seite befindet. Schrauben hingegen werden oft verwendet, um Sacklöcher herzustellen; sie dringen nur teilweise durch das Material.

Schraubenarten

Es gibt viele verschiedene Schraubentypen, die für unterschiedliche Anwendungen geeignet sind. Einige der gebräuchlichsten Schraubentypen sind:

• Sechskantschrauben :Gewindebolzen mit Sechskantkopf, der unmittelbar unter dem Kopf einen gewindelosen Abschnitt haben kann.
• Sexschrauben :Diese Schrauben, die manchmal als Chicago-Schraube, Zylinderschraube oder Zylindermutter bezeichnet werden, sind eigentlich sowohl Schrauben als auch Muttern zugleich und bestehen aus einem Zylinder mit Innengewinde und einer Schraube mit Außengewinde.
• U-Bügel :U-förmige Befestigungselemente mit zwei parallelen Gewindeenden, die verwendet werden, um Gegenstände wie Rohrleitungen an Ort und Stelle zu halten.
• Augenschrauben :Bolzen mit Schlaufenkopf, durch den Leinen gefädelt werden können.
• Schlossschrauben :Gewindebolzen mit abgerundetem Pilzkopf zur Verdrehsicherung und unmittelbar darunterliegendem Vierkanthals.

Nüsse

Muttern sind Befestigungselemente mit Innengewindelöchern, die normalerweise mit einer entsprechenden Schraube verwendet werden, um eine Schraubverbindung zu bilden. Das Mutter-Bolzen-Stecksystem funktioniert, um Komponenten mit gewindelosen Löchern zu verbinden.

Muttern und Schrauben bleiben normalerweise aufgrund von Reibung, Kompression und leichtem Dehnen der Schraube sicher. Bei Anwendungen mit starken Vibrationen kann sich die Verbindung jedoch unerwünscht lösen. In diesem Fall kann eine Sicherungsmutter oder Sicherungsflüssigkeit verwendet werden, um die Mutter zu sichern, oder der Schraube kann eine zweite Mutter hinzugefügt werden.

Während das Innere einer Mutter ein Gewinde hat, kann das Äußere viele Formen annehmen, abhängig davon, ob es von Hand oder mit einem Schraubenschlüssel gedreht wird, und von verschiedenen anderen Faktoren.

Mutterarten

Es gibt viele verschiedene Muttertypen, die für unterschiedliche Anwendungen geeignet sind. Einige der häufigsten Nussarten sind:

• Eichelnüsse :Diese Befestigungselemente, die manchmal auch Hutmuttern genannt werden, sind auf einer Seite gewölbt, um das Ende der Schraube abzudecken.
• Schweißmuttern :So konstruiert, dass eine Seite mit einer anderen Metallkomponente verschweißt werden kann.
• Sechskantmuttern :Gängige Befestigungselemente mit sechseckiger Außenseite für einfaches Schrauben.
• Flügelmuttern :Muttern mit flügelähnlichen Formen auf jeder Seite, um ein leichtes Drehen von Hand ohne Werkzeug zu ermöglichen.
• Fassmuttern :Siehe „Sexschrauben“ oben .

Nieten

Nieten sind Befestigungselemente, die normalerweise einen glatten Schaft und kein Gewinde haben. Eine Niete hat an einem Ende einen Kopf und am anderen einen Schwanz.

Um als Befestigungselement zu fungieren, wird ein Niet in ein Loch eingesetzt, dann wird sein Ende unter Anwendung mechanischer Kraft „umgebogen“, wodurch es sich auf etwa das 1,5-fache des Schaftdurchmessers ausdehnt und die Verbindung erzeugt. Sobald eine Niete gestaucht wurde, hat sie effektiv zwei Köpfe:den ursprünglichen Fabrikkopf und den neuen Werkstattkopf.

Im Gegensatz zu Schrauben, Gewinden und Bolzen bilden Nieten dauerhafte Verbindungen:Ist der Schwanz einmal gestaucht, kann er nicht mehr in seinen ursprünglichen Zustand zurückversetzt werden. Nietverbindungen sind daher viel schwerer zu trennen als nicht dauerhafte Verbindungen wie Schraubverbindungen.

Nietarten

Es gibt viele verschiedene Niettypen, die für unterschiedliche Anwendungen geeignet sind. Einige der gebräuchlichsten Niettypen sind:

• Knallnieten :Diese auch als Blindnieten bezeichneten Nietbefestigungen sind röhrenförmig und haben einen zentralen Dorn mit einem geschwächten Bereich in der Nähe des Kopfes (wo er abgebrochen werden kann).
• Massive Nieten :Einfache Befestigungselemente mit einem Schaft und einem Kopf, der mit einer Nietpistole oder einem Hammer verformt werden kann.
• Halbhohlnieten :Wie Vollnieten, aber mit einem Teilloch an der Spitze, das die zum Umstauchen erforderliche Kraft verringert.

Sonstiges. Gewindebefestigungen

Neben Schrauben, Bolzen und Muttern gibt es andere Arten von Befestigungselementen mit Gewinde für speziellere Anwendungen.

Ein Gewindeeinsatz (oder Gewindebuchse) ist ein Befestigungselement mit Innengewinde (und manchmal Außengewinde), das in Material eingesetzt wird, das normalerweise kein Gewinde aufnehmen kann – entweder weil es zu weich ist oder weil ein vorhandenes Gewindeloch ausgerissen ist. Es wirkt wie ein Trockenbauanker, der zum Aufstellen von Regalen verwendet wird. Gewindeeinsätze aus Metall können in geformte Kunststoffteile eingebaut werden, indem sie um die Buchse herum umspritzt werden.

Eine Gewindestange (oder Bolzen) ist ein Befestigungselement, das einem Bolzen ähnelt, aber an beiden Enden mit Gewinde versehen ist und keinen Kopf hat. Eine Gewindestange, die für den Einsatz unter Spannung ausgelegt ist, kann an beiden Enden eine Mutter aufnehmen.

Unterlegscheiben

Obwohl Unterlegscheiben technisch gesehen keine Befestigungselemente an sich sind, sind Unterlegscheiben Kleinteile, die in Verbindung mit Befestigungselementen wie Muttern und Schrauben verwendet werden.

Eine Unterlegscheibe ist eine dünne Platte mit einem Loch in der Mitte, die als Abstandshalter, Lastverteiler, Sicherungsvorrichtung oder Schwingungsdämpfer verwendet wird. Unterlegscheiben sind normalerweise rund, können aber auch quadratisch sein.

Unterlegscheiben verhindern den direkten Kontakt von Verbindungselementen mit einem Bauteil und können so die Oberfläche des Bauteils schützen.

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