Vorteile der Verwendung von ISO 875 1

In den letzten Jahren war die Tendenz in der Industrie neue Materialien zu erforschen um Gewicht und Prozesskosten zu reduzieren oder Lösungen zur Verfügung zu stellen wo traditionellere Werkstoffe wie Stahl, maschinelle Komponenten oder Guss keine so gute Performance haben.

Unter diesen Betrachtungen hat die Verwendung von Kunststoff, Aluminium und weichen Legierungen eine exponentielle Erhöhung gesehen und es gibt keine Anzeichen dafür dass sich dieser Trend stoppt. Im Gegensatz hierzu, da Kunststoff- und Spritzprozesse sich forwährend verbessern, werden mehr und mehr Applikationen die traditionell aus Stahl hergestellt wurden überprüft um die Probleme zu beheben die den Einsatz von diesen leichteren, weichen Materialien verhinderten welche die gleiche oder eine bessere Performance bieten.

Gegenwärtig können zahlreiche Komponenten aus Kunststoff gefunden werden die in hochbeanspruchten Bereichen Einsatz finden wie bei Applikationen mit hohen Temperaturen, grossen Kräften und chemischer Resistenz.Obwohl die Hauptkomponente weiterhin große Beachtung findet werden jedoch die zu verbindenden Komponenten und befestigungsmethoden gewöhnlich bis zum Ende des Projekts vernachlässigt. Es wird auch aus Routine angenommen dass die Teile und Konstruktionskonzepte die bei Stahl funktionierten auch in weichen Legierungen und Kunststoffen funktionieren werden.

Wenn es um Applikationen zum Verstiften in neuen Materialien geht, gibt es häufig die Situation dass man sich für die billigste und die in der Industrie bekannte Option entscheidet. In vielen Fällen ist dieses der Spannstift nach ISO 8752, welchen es seit vielen Jahren gibt, aus dem DIN 1481 Standard entwickelt. Dieser Stift wurde lange bevor es die Fortschritte in Produktionstechniken und es Materialien gab, welche leichtgewichtige und hochvolumige Produktionen machbar machten, entwickelt.

Der Stift nach ISO 8752 kann tatsächlich zu beträchtlichen Montage und Qualitätsproblemen in diesen neuen Materialien führen. Die grosse Wandstärke, kombiniert mit einem unrunden Durchmesser bietet nicht die erforderliche Flexibilität für die Verwendung in diesen relativ weichen Materialien – häufig wird die Last vom Stift auf die Aufnahmebohrung übertragen und beschädigt daher die Aufnahmebohrung was zu einem frühen Versagen der Verbindung führt. In einem Versuch die Nachteile zu reduzieren die mit dem Stift der ISO 8752 in Verbindung gebracht wurden, wurde die leichte Ausführung des Spannstifts nach ISO 13337 konstruiert. Der Hauptunterschied ist die Wandstärke des Stifts. Eine geringere Wandstärke bedeutet erhöhte Flexibilität aber auch eine geringere Abscherkraft während andere wichtige Punkte ungelöst bleiben. Tatsächlicherweise führt die geringere Wandstärke zu neuen Limitationen hinischtlich Ermüdungsbeständigkeit.

Spannstifte nach ISO 13337, ähnlich zu dem Stift nach ISO 8752, haben einen Hufeisenförmigen Querschnitt was in vielen Fällen zu einer Abschälung der Aufnahmebohrung während des Einpressens führt. In Verbindung hiermit hat der Durchmesser des Stifts in Relation zu der Aufnahmebohrung einen sehr grossen Schlitz.

Das Resultat ist ein Stift mit einer Einpresskraft und den einhergehenden radialen Druck auf die Bohrungswand welcher immer noch zu hoch für viele Applikationen mit weichen Materialien ist, besonders wo die Bohrungen nahe am Rand der Komponente sind. Darüberhinaus führt der Schlitz zu einer Anzahl von weiteren Problemen:

  • Die Stifte können sich Verketten was die Zuführung und Installation schwierig und zeitaufwendig macht. Dieses ist immer eine Hauptbesorgnis besonders in hochvolumigen Applikationen. Diese Eigenschaft erlaubt keine automatische Zuführung und Installation des ISO 13337 Stiftes.
  • Üblicherweise, wenn einmal in die empfohlene Aufnahmebohrung installiert, könnte sich der Schlitz komplett schliessen und der Stift wird zu einem festen Teil, unfähig Stösse und Vibrationenzu absorbieren welche auf die Verbindung während der Lebensdauer einwirken. Da der Stift die Kräfte nich absorbiert werden die Lasten direkt auf das weiche Material übertragen was zu einer Beschädigung der Bohrung (Aufweitung) und vorzeitigem Versagen der
  • Während Sie in die Aufnahmebohrung eingetrieben werden wird sich der Schlitz schliessen und eine Kraftkonzentration wird auf der gegenüberliegenden Seite des Schlitzes erzeugt.
  • Während der Herstellung von geschlitzten Spannstiften sind die Spannungen des Materials 180° auf der gegenüberliegenden Seite des Schlitzes konzentriert. Wenn der Stift sich in der Applikation biegt, biegt er sich an der selben Stelle.
  • Die Scherfestigkeit ist abhängig von der Orientierung des Stiftes gegenüber der Orientierung der aufgebrachten Last. Geschlitzte Spannstifte müssen orientiert werden um die maximale Kraft zu erreichen.

Eine bessere Lösung

All diese Probleme können durch die Auswahl des richtigen Spannstifts vermieden werden. Spiralspannstifte sind eine bessere Lösung. Spiralspannstifte können leicht erkannt werden durch die 2 ¼ Windungskonfiguration.

Das es keinen Spalt gibt gibt es kein Verketten und Verschachteln. Wenn Spiralspannstifte in die Bohrung getrieben warden beginnt die Kompression am äusseren Rand und bewegt sich durch die Windung nach innen. Das Ergebnis ist eine gleichmässige Lastverteilung und gleichbleibende Abscherkraft und Flexibilität, Unabhängig von der Richtung der aufgebrachten Last (Kraft).

Spiralspannstifte sind nach der Installation in der Lage weiter komprimiert zu werden, sogar weiter unter zusätzlichen Kräften und dämpfen Stösse und Schwingungen welche andernfalls auf die Bohrwand  übertragen und dauerhaften Schaden anrichten würden.

Der Spiralspannstift ist eine active Komponente in der Verbindung und verlängert die Lebensdauerdes Endprodukts.

Von einem Herstellungsgesichtspunkt sind Spiralspannstifte auch ein hochqualitativeres Produkt. Spiralspannstifte haben einen Konus an beiden Enden (die abgekantete Fase bei den  geschlitzten Spannstiften nach ISO 13337 ist optional auf einer Seite bei Durchmessern > Ø10mm) und Sie sind für engere Durchmessertoleranzen (270° des Aussenumfangs sind innnerhalb des angegebenen
Toleranzbereich gegenüber den durchschnittlichen drei Messungen im Falle der geschlitzten Spannstifte). Dieses resultiert in einer grössen Kontaktfläche zwischen dem Stift und der Bohrung bei einem Spiralspannstift im Gegensatz zu dem 3-Punkt Kontakt von einem geschlitzten Spannstift. Senkrechte, sauber geschnittene Enden sind auch ein weiteres wichtiges Merkmal der Spiralspannstifte..

Standard Spiralspannstifte warden in 3 Krafttypen hergestellt: Schwere Ausführung (ISO 8748), Standard Ausführung (ISO 8750) und Leichte Ausführung (ISO 8751). Die Spiralspannstifte in der Leichten Ausführung nach ISO 8751 wurden speziell für die Verwendung in weichen Materialien konstruiert.  Das dünnere Material und speziell konstruierte Windungskonfigurationen sorgen für extra Flexibilität welche zu geringeren Einpresskräften, homogenen axialen Kräften und radialen Kräften führt für Applikationen mit weichen Materialien. Sie erlauben problemlose automatische Installation und verhindern beschädigen der Aufnahmebohrung.

Schlussendlich sorgt die Wahl des Spiralspannstiftes in der Leichten Ausführung bei dem Einsatz in weichen Materialien dazu dass die Bohrung geschützt wird, Komponenten Präparationskosten reduziert werden, die Produktivität erhöht wird und die Qualität des Endprodukts allgemein erhöht wird.

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