Fügeverfahren Pressnieten
Verbindung von Komponenten durch Verformung des Nietelements mit hoher Axialkraft
Pressnieten ist ein mechanisches Fügeverfahren zur Befestigung von Verbindungselementen wie Nietmuttern und Nietbolzen an Materialien wie Stahl, Aluminium, Kupfer oder Magnesium.
Dieses Verfahren ermöglicht eine hochfeste strukturelle Verbindung zwischen den Komponenten. Das Pressnieten ist ideal für anspruchsvolle Anwendungen, wie z. B:
- Verbindung von Bauteilen, die starken Belastungen oder Vibrationen ausgesetzt sind
- Für leichte Bauteile mit hochbelastbaren Verbindungen
- Für Funktionselemente wie Kugelbolzen, die extremen Querbelastungen standhalten
- Für hoch- und höchstfeste Bleche
Wie funktioniert das Pressnieten?
Beim Pressnieten wird der Nietkragen verformt, um das Verbindungselement im Material zu fixieren, wodurch eine dauerhafte Verbindung entsteht.
In das Blech wird zunächst eine Vorbohrung mit einer Tüllung eingebracht. In die Vorbohrung wird ein Nietelement eingesetzt. Der Nietkragen steht an der Unterseite des Blechs leicht hervor, um Verformungen während des Nietvorgangs zu ermöglichen.
Nach dem Einsetzen des Nietelements in das vorgebohrte Loch wird eine axiale Kraft aufgebracht, die den Kragen verformt. Die keilförmigen Rippen des Verbindungselementes verankern sich während der Verformung im Material und sorgen für eine hohe Verdrehsicherheit. Bei der Montage wird eine spezielle Nietmatrize verwendet, wobei entweder der Bund oder die Matrize geölt wird.
Nach der Montage wird das Verbindungselement zu einem integralen Bestandteil des Bauteils. Die Verbindung ist sehr widerstandsfähig gegen axiale, torsionale und seitliche Belastungen. Bei Nietmuttern bietet die Verbindung ein sicheres Innengewinde für die weitere Verschraubung und ermöglicht modulare und flexible Konstruktionen.
Direktes vs. indirektes Nieten
Beim direkten Pressnieten wird das Nietelement zunächst vollständig in die Vorbohrung eingeführt. In einem zweiten Schritt wird der Nietkragen mit einem Nietstempel verformt.
Beim indirekten Pressnieten erfolgt die Verformung des Verbindungselementes gleichzeitig mit dem Einsetzen in die Vorbohrung. Der Nietkragen wird gegen eine feststehende Matrize gepresst.
Vorteile der Pressniettechnik
Axial- und Torsionsfestigkeit: Nietelemente erzeugen Verbindungen, die hohen axialen Belastungen und Torsionskräften standhalten und somit für dynamische Anwendungen geeignet sind.
Belastbarkeit: Durch die Verformung des Nietkragens entsteht eine feste Verbindung, die einen außergewöhnlichen Widerstand gegen Durchzugskräfte, Quer- und Auspressbelastungen bietet.
Langlebigkeit: Die Verbindung ist dauerhaft und kann mechanischen Belastungen über einen langen Zeitraum standhalten.
Vielseitige Materialverträglichkeit: Gut geeignet für Materialien wie Stahl, Aluminium, Kupfer, Magnesium und hochfeste Bleche.
Fügen dünner Materialien: Wirksam bei dünnen Blechen, ohne das Material zu verdünnen oder zu beschädigen.
Schonende Oberflächenbehandlung: Kompatibel mit verzinkten, lackierten oder beschichteten Materialien ohne Beeinträchtigung der Oberflächenbeschaffenheit.
Leichte Bauteile: Nietmuttern sind ideal für Anwendungen, bei denen es auf Gewichtsreduzierung ankommt, z. B. Leichtbau in der Automobilindustrie.
Kompakte Bauweise: Nietelemente benötigen nur einen minimalen Einbauraum und eignen sich daher für enge oder begrenzte Montagebereiche.
Sauberer Prozess: Keine schädlichen Emissionen oder Spritzer, da kein Schweißen oder Kleben erforderlich ist.
Geringeres Risiko von Materialschäden: Keine thermische Belastung oder Verformung, wodurch die strukturelle Integrität der Materialien erhalten bleibt.
Das Verfahren erzeugt dichte Verbindungen, die gegen das Eindringen von Flüssigkeiten beständig sind und die Anforderungen der Automobilindustrie und anderer anspruchsvoller Branchen erfüllen.
Voraussetzungen für das Pressnieten
Vorbereitung des Vorlochs
Die Tüllung spielt eine entscheidende Rolle bei der Verarbeitung von Nietelementen. Dabei wird vor dem Setzen der Nietelements eine leichte Vertiefung um das Vorloch auf der Unterseite des Blechs erzeugt. Die Tüllung nimmt den umgebogenen Nietkragen auf, wenn sich das Verbindungselement verformt. Außerdem muss das Vorloch den Abmessungen der Nietelements entsprechen, um einen korrekten Sitz und eine sichere Montage zu gewährleisten.
Werkstoffeigenschaften des Bauteils
Das Material des Bauteils muss gewährleisten, dass die unter dem Kopf befindlichen Keilrippen des Nietelements das Material wirksam greifen können. Zudem muss die Materialstärke ausreichend sein, damit das Verbindungselement eine sichere Verbindung bildet. Unsere Nietmuttern sind für Materialstärken von 0,7 mm bis 3,0 mm und Blechfestigkeiten von 600 Mpa bis ca. 800 Mpa geeignet.
Fallbeispiel
Automatisierte Montage von speziellen Nietelementen in der Presse
Die technische Herausforderung bei diesem Projekt bestand darin, ein spezielles Nietelement und eine Buchse vollautomatisch im Folgeverbundwerkzeug zu setzen. Ursprünglich war die Montage des Nietelements im Taumelnietverfahren als zweiter Arbeitsschritt nach dem Pressvorgang vorgesehen.
Durch die Optimierung des Nietbereiches des Nietelementes konnte die vollautomatische Montage direkt unter der Presse erfolgen. So wurden beide Verbindungselemente mithilfe unserer Automatisierungsmodule in einem Arbeitsgang in der Presse gesetzt. Dadurch konnte auch auf das Taumelnieten verzichtet werden.
Durch den Wegfall eines Arbeitsschrittes ergaben sich folgende Vorteile:
- Geringere Produktionskosten durch effizientere Arbeitsabläufe
- Präzision und Reproduzierbarkeit durch die Montage im Presswerkzeug
Dank unserer Erfahrung mit komplexen automatisierten Verbindungslösungen konnten wir dieses Projekt erfolgreich durchführen. Wir lieferten eine wirtschaftliche Alternative, die den Produktionsprozess unseres Kunden verbesserte.
Einnietmuttern vs. Einpressmuttern
Einnietmuttern bieten eine höhere Festigkeit und Widerstandsfähigkeit gegenüber hohen Durchzugskräften, Torsions- und Auspressbelastungen. Dies ist darauf zurückzuführen, dass durch die Verformung des Verbindungselements eine starke mechanische Verbindung entsteht, die diesen Kräften besser widersteht als Einpressmuttern.
Einnietmuttern sind ideal für anspruchsvollere Anwendungen. Sie werden in der Regel in der Automobil- und Schwerindustrie eingesetzt, wo Vibrationsfestigkeit und Belastbarkeit von entscheidender Bedeutung sind. Sie eignen sich auch für Blechzugfestigkeiten, bei denen herkömmliche Einpressmuttern nicht mehr verwendet werden können.
Andererseits eignen sich Einpressmuttern besser für einfachere Installationen. Die Wahl zwischen den beiden hängt daher von den spezifischen Anforderungen der Anwendung ab, einschließlich der Art des Materials, der Belastung und der Komplexität der Installation.
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