So werden Verbindungselemente richtig eingesetzt

Optimas, ein Zulieferer und Dienstleister für Verbindungselemente, wendet beim Anwender eine breite Palette von Prüfmethoden an, um die Ursache für den Ausfall eines Verbindungselements zu ermitteln. Nach Erfahrungen des Unternehmens sind die Hauptursachen für das vorzeitige Versagen:

• Zu festes Anziehen: Wenn bei der Montage ein zu hohes Anziehdrehmoment aufgebracht wurde, kommt es zu Versagen durch Überdehnung.
• Zu lockeres Anziehen: Durch unzureichendes Anziehen können Verbindungselemente erhöhte Belastungen erfahren, die zu Ermüdungsbrüchen führen. Auch können sich durch mangelnde Klemmkraft Verbindungen lösen.
• Falsch konstruierte Verbindungen: Schlechte Konstruktion kann zum Einwirken überhöhter Kräfte auf Verbindungselemente und hierdurch zu vorzeitigem Versagen führen. Verbindungen können sich im Betrieb lösen oder es kann auch das Grundmaterial versagen, an dem das Verbindungselement befestigt ist.
• Qualität der Verbindungselemente: Die Leistung von Verbindungselementen hängt ganz wesentlich von der Qualität der Werkstoffe ab. Wird hier die falsche Auswahl getroffen, ist vorzeitiger Ausfall praktisch unausweichlich.
• Montagewerkzeug: Die unsachgemäße Verwendung von Montagewerkzeug kann dazu führen, dass Verbindungselemente falsch angebracht werden und versagen.
• Wasserstoffversprödung: Höherfeste Stähle ab einer bestimmten Härte sind zum Teil anfällig für das Eindiffundieren von Wasserstoff aus Werkstoffen, Beschichtungen oder der Umgebung in belastete Bereiche. Dort bilden sich allmählich Mikrorisse, bis das Verbindungselement plötzlich bricht.

Die Wahrscheinlichkeit eines Versagens von Verbindungselementen hängt auch von der Branche und der Art der Montage ab. Branchen, in denen das Unternehmen ein erhöhtes Risiko beobachtet, sind meist weniger stark durch Normen reguliert, sodass die Konstrukteure oder Ingenieure nicht immer alle Aspekte kennen, die die Eignung eines Verbindungselements beeinflussen können. Tendenziell sind technisch spezialisierte Hersteller besser über die Eigenschaften von Verbindungselementen informiert und wissen, welche Auswirkungen sich daraus für das Endprodukt ergeben. Eine ganz wesentliche Rolle spielen jedoch die Normen für die jeweiligen Bereiche.

Ein gutes Beispiel hierfür ist der Automobilsektor: Die Hersteller sind ständig bemüht, das Leergewicht ihrer Fahrzeuge zu reduzieren, um den Kraftstoffverbrauch zu senken und die Leistung zu verbessern. Es werden deshalb die unterschiedlichsten Werkstoffe verwendet – die Tage, in denen Autos aus Stahl und Stahlblech bestanden, sind längst vorbei. Das Fügen unterschiedlicher Werkstoffe kann zum Versagen der Verbindungselemente führen, wenn die maßgeblichen Parameter nicht bereits in der Design- und Prototypenphase analysiert werden.

Eine Möglichkeit für Anwender ist die Zusammenarbeit mit einem entsprechenden Dienstleister für Verbindungstechnik. Gemeinsam werden dabei verbindliche Designregeln erstellt.

Wenn man die Liste der häufigsten Fehlerursachen durchliest, wird schnell klar, dass falsche Anwendung die Hauptursache ist. Zur Fehlervermeidung sollte eine Strategie für Verbindungselemente erstellt werden, die auf der ganzheitlichen Betrachtung von Verbindungselemente im Montagekotext beruht. Externe Verbindungsexperten können dabei durch Beratung unterstützen. Die Angebote reichen von der Empfehlung geeigneter Anziehdrehmomente über die Werkstoffberatung bis hin zu Beobachtungen bei Inspektionen am Montageband des Anwenders. Letzten Endes ist jedes Verbindungselement und jede Komponente für einen bestimmten Zweck konzipiert. Im Spezifikationsprozess müssen alle für die Branche und die konkrete Anwendung relevanten Faktoren berücksichtigt werden.

Ein ganz wichtiger Aspekt ist die Übertragung theoretischer Berechnungen auf die konkrete Anwendung. Die praktischen Prüfungen sind die einzig sichere Methode, um Probleme mit Verbindungselementen zu erkennen, bevor sie in die Produktionslinie hereingetragen werden. Parameter wie Montagedrehmomente oder Reibungswerte sollten nicht auf Annahmen beruhen. Sie müssen in physikalischen Prüfungen ermittelt werden und in die Berechnungen einfließen. Nur so ist die Produktqualität sicherzustellen und das Risiko von Problemen mit Verbindungselementen im Betrieb auf ein Minimum zu reduzieren. do