Fügeverfahren Einpressen

Verbindungselemente werden mit hoher axialer Kraft in ein Bauteil gepresst

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Das Einpressen ist ein Fügeverfahren zur Befestigung von Verbindungselementen wie Einpressmuttern, Einpressbolzen oder Einpress-Abstandshaltern an duktilen (plastisch verformbaren) Werkstoffen. Dieses Fügeverfahren wird besonders wegen seiner Einfachheit, Wirtschaftlichkeit und Eignung für dünne Bleche und ungleiche Werkstoffe geschätzt.

Das Verfahren macht Kleben, Schweißen oder sekundäre Prozesse wie Gewindeschneiden überflüssig. Das Ergebnis ist eine zuverlässige, hochfeste Verbindung, die für viele industrielle Anwendungen geeignet ist.

Wie funktioniert das Einpressen?

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Querschnitt der STN Einpressmutter / Stanzmutter im Blech

Ein Einpresselement wird in einer Vorbohrung im Werkstück eingesetzt. Mit Hilfe eines Presswerkzeugs wird eine hohe axiale Kraft aufgebracht und das Verbindungselement in das Blech gepresst.

Durch den Einpressvorgang fließt das umgebende Material des Bauteils in speziell dafür vorgesehene Hinterschnitte am Verbindungselement, wie Vertiefungen, Rändelungen oder Rippen und erzeugt einen Formschluss, wodurch das Verbindungselement fest und dauerhaft fixiert wird.

Der Hinterschnitt sorgt für eine mechanische Verankerung, die ein Herausdrücken des Verbindungselementes verhindert. Die Verrippung am Unterkopf verhindert ein Verdrehen und gewährleistet die Stabilität der geschaffenen Blechverbindung.

Nach der Montage wird das Verbindungselement zu einem integralen Bestandteil des Bauteils und kann hohen Drehmomenten und Auspresskräften standhalten. Es bietet sichere Befestigungspunkte bzw. Gewinde für die Anbringung weiterer Bauteile und ermöglicht sogar eine einfache Demontage oder späteren Austausch von Teilen.

Vorteile des Einpressens

  • Durch die Präzision des Einpressvorgangs wird eine gleichbleibende Ausrichtung und Positionierung des Einpresselementes gewährleistet
  • Ideal für Anwendungen, die enge Toleranzen erfordern
  • Minimale Oberflächenvorbereitung und keine zusätzliche Bearbeitung des Vorlochs erforderlich
  • Schnelle Installation, daher geeignet für Produktionslinien mit hoher Geschwindigkeit
  • Keine Schweißspritzer, somit ist keine Reinigung oder Nachbearbeitung erforderlich
  • Hervorragende Belastbarkeit auch bei dünnen Blechen
  • Die formschlüssige Konstruktion sorgt für feste, vibrationsresistente Verbindungen
  • Korrosionsbeständige Beschichtungen oder Lackierungen werden beim Setzen des Einpresselementes nicht beschädigt
  • Das Einpressen eignet sich daher ideal für Außenanwendungen und sogar für wasserdichte Anwendungen
  • Im Vergleich zum Schweißen erfordert das Einpressen weniger Energie, was zu niedrigeren Betriebskosten und einer geringeren Umweltbelastung führt
  • Es werden keine komplexen Apparaturen oder Verbrauchsmaterialien wie Klebstoffe oder Lot benötigt
  • Kann in Branchen mit strengen Umweltauflagen eingesetzt werden, z. B. Automobilindustrie, Telekommunikation, Medizintechnik und Elektronik
  • Ermöglicht einfache Demontage und den Austausch von Komponenten im Gegensatz zu irreversiblen Lösungen wie Schweißen
  • Vereinfacht Reparaturen und Nachrüstungen an montierten Produkten
blechbauteil mit einpressmuttern verarbeitet mit setzkopf pan
Blechbauteil mit STN Einpressmuttern / Stanzmuttern

Voraussetzungen für das Einpressen

Anforderungen an den Werkstoff des Bauteils

Das Material, in das das Verbindungselement gesetzt wird, muss formbar genug sein, um sich zu dehnen und in die Aussparungen des Verbindungselementes zu passen. Spröde oder harte Werkstoffe sind ungeeignet, da sie sich nicht ausreichend verformen lassen. Die Blechdicke sollte den Mindestanforderungen des Einpresselementes entsprechen. Zu dünne Bleche bieten möglicherweise nicht genügend Material, um in den Hinterschnitt des Verbindungselementes zu fließen.

Spezifikationen für das Vorloch

Größe und Form des Vorlochs müssen den Konstruktionsanforderungen des Verbindungselementes entsprechen, um eine korrekte Passung und Ausrichtung zu gewährleisten. Präzision ist entscheidend: Unpassende, übergroße oder unregelmäßige Löcher können die Festigkeit der späteren Verbindung beeinträchtigen.

Einpresskraft

Das Einpressen erfordert eine gleichmäßige und kontrollierte Krafteinwirkung, um das Verbindungselement richtig zu befestigen. Diese Kraft wird in der Regel mit speziell für das Einpressen entwickelten Werkzeugen aufgebracht, die aus hydraulischen oder pneumatischen Pressen bestehen. Ein kraftgesteuerter Einpressvorgang ermöglicht gleichmäßige Ergebnisse.

Einpresselemente vs. Stanzelemente

querschnitt der asn einpressmutter im duennen blech
Querschnitt - ASN Einpressmutter im Blech

Es besteht ein grundsätzlicher Unterschied zwischen Einpresselementen und selbst stanzenden Verbindungselementen. Während Einpresselemente in ein vorgebohrtes Bauteil eingepresst werden, benötigen Stanzelemente keine Vorbohrungen. Bei letzteren wird während des Setzvorgangs ein Stanzbutzen erzeugt.

querschnitt der stn einpressmutter stanzmutter im blech
Querschnitt - STN selbststanzende Mutter im Blech

Die Wahl zwischen Einpress- und Stanzelementen hängt von den Werkstoffeigenschaften, den Anforderungen der Anwendung und dem Herstellungsverfahren ab. Im Allgemeinen erübrigt sich bei selbst stanzenden Verbindungselementen das Vorbohren, was bei bestimmten Anwendungen zu Zeit- und Kosteneinsparungen führen kann.

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