Fügeverfahren
Unter Fügen versteht man das dauerhafte Verbinden von mindestens zwei Bauteilen. Dabei kann man grundsätzlich zwei Verbindungsarten unterscheiden:
- lösbar (form- beziehungsweise kraftschlüssig) wie zum Beispiel Verschrauben, Verstiften, Vernieten
- unlösbar (stoffschlüssig) wie zum Beispiel Schweißen, Löten, Kleben
Unterscheidung nach Kraftübertragung
Abb. 280: Übersicht von Verbindungen (Quelle: Eigene Darstellung)
Fügen mit Gewinde (Schrauben, Muttern, Sicherungen von Schraubverbindungen), Beschreibung der Normteile
Die Schraube ist das am häufigsten und vielseitigsten verwendete Konstruktionselement. Zu einer Schraubenverbindung gehören:
- die eigentliche Schraube oder der Schraubenbolzen (bei Bewegungsschrauben auch Spindel genannt)
- die Mutter
- und falls erforderlich Unterlegscheiben und Sicherungen
Fügen mit Stiften und Bolzen
Durch Stifte werden zwei oder mehr Bauteile formschlüssig in radialer Richtung der Stifte miteinander verbunden, indem in eine durch alle Teile gehende Bohrung ein Stift gesteckt wird. Werden die Stifte (zylindrische Stifte mit Übermaß) in die Bohrung gepresst, entsteht ein Kraftschluss, der ihr Herausfallen verhindert. Neben der fixen Verbindung werden Stifte auch verwendet, um eine gelenkige Verbindung zwi- schen zwei Teilen herzustellen. Stifte dienen auch zur Kraftbegrenzung (Scherstift), zur Drehsicherung von Kronenmuttern, axialen Sicherung von dickeren Stiften (Splinte) und zur Übertragung von Querkräften in Schraubenverbindungen durch Spanstifte.
Im Unterschied zum Stift wird ein Bolzen meist leicht demontierbar – das heißt mit Spielpassung eingesetzt. Er wird vorwiegend verwendet, wenn nur Querbelastung (Scherung) besteht. Seine zusätzlichen Formelemente Kopf, Querloch (für Splinte), kurzes Gewinde (für Muttern) oder Quernut (für Achshalter) dienen nur dazu, ein Verlieren durch Formschluss zwischen ihm und den zu verbindenden Teilen zu vermeiden. Bolzen werden häufig für schnell und oft zu lösende Verbindungen ohne axiale Belastung anstelle von Schrauben eingesetzt, zum Beispiel im Transportwesen zur Befestigung von Containern, zum Verschließen der Ladeplanken von Lastwagen oder Ähnlichem. Bolzen-Verbindungen sind prinzipiell drehbar, können somit zum Beispiel Teil eines Drehgelenks sein.
Fügen mit Passfedern und Profilformen
Eine Passfeder wird zur Realisierung einer Welle-Nabe-Verbindung benutzt. Die Verbindung ist formschlüssig und dient zur Übertragung von Drehmomenten (zum Beispiel Antriebswelle – Zahnrad). Die Passfeder ist ein massives, längliches Metallteil mit rechteckigem Querschnitt, wird in eine entsprechend gefräste Passfedernut in der Welle eingelegt und ragt aus dieser heraus. Die zugehörige Nabe ist mit einer durchgehenden und geräumten Nut versehen und wird zur Montage axial über die Passfeder geschoben. Die Passfeder trägt durch Formschluss an ihren Flanken. Sie wirkt dadurch als Mitnehmer und überträgt das Drehmoment der Welle auf das anzutreibende Bauteil (im Falle einer Antriebswelle) oder das Drehmoment des antreibenden Bauteils auf die anzutreibende Welle (im Falle einer Antriebswelle). In axialer Richtung muss das Rad auf der Welle gegen Verschieben gesichert werden. Übliche Formen der axialen Festlegung sind Wellenschulter/Sicherungsring oder Wellenschulter/Nutmutter.
Abb. 281: Fügen mit Passfedern (Quelle: Wikipedia)
Für höher beanspruchte Welle-Nabe-Verbindungen werden Keilwellen-Verbindungen zur Übertragung großer und wechselnder Drehmomente eingesetzt wie zum Beispiel bei Schaltgetriebewellen von Werkzeugmaschinen. Weitere Verwendungen sind Zapfwellen an landwirtschaftlichen Fahrzeugen und Wellen von Elektromotoren und Hydraulikmotoren. Als Keilwellen werden Wellen bezeichnet, bei denen ein Formschluss zur Nabe (Welle-Nabe-Verbindung) durch eine Vielzahl von Mitnehmern hergestellt wird, die ge- rade und parallele Flanken haben.
Abb. 282: Keilwelle (Quelle: Wikipedia)
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