#1 | 2019
SYN] Magazin
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Die perfekte Verbindung

Um die Qualität einer Stanznietverbindung zu beurteilen, gibt es eine Reihe von Maßnahmen – sowohl in der frühen Designphase als auch im laufenden Prozess.

Beim Stanznieten gelten zwei wichtige Grundregeln: Der Nietprozess sollte vom härteren ins weichere Material stattfinden und von der dünneren in die dickere Materialschicht. Die unterste Lage sollte dabei mindestens ein Drittel der Gesamtstärke der Verbindung ausmachen. Ob eine Nietverbindung prozesssicher, verlässlich und korrosionssicher ist, lässt sich mit unterschiedlichen Verfahren feststellen.

Schnittbildanalyse

Mit der makroskopischen Analyse von Schnittbildern lässt sich das Innere einer Nietverbindung beurteilen. Diese Methode wird sowohl in der Designphase als auch während der laufenden Produktion angewendet, um sicherzustellen, dass Material und Prozess den definierten Kriterien entsprechen. Folgende Kriterien sind bei der Schnittbildanalyse relevant:

  • Nietkopfendlage (Relative Höhe des Nietkopfs zur Materialoberfläche)
  • Hinterschnitt bzw. Aufspreizung des Niets
  • Minimale Materialdicke in der untersten Schicht

In der Designphase werden Mindestanforderungen für diese Parameter definiert, bei denen die Verbindung ausreichend stabil ist. Bei der Schnittbildanalyse selbst ist es wichtig, exakt durch die Mitte des Niets zu schneiden, um eine korrekte Messung sicherzustellen. Bündigkeit des Nietkopfes

Auch äußere Merkmale der Fügestelle geben Aufschluss über die Qualität der Verbindung. Ein wichtiger Indikator ist die Bündigkeit des Nietkopfes mit der Oberfläche. Ein zu starkes oder zu geringes Eindringen des Niets kann auf einen Qualitätsmangel hinweisen. Die Messung kann manuell stattfinden, doch moderne Stanznietsysteme können Abweichungen während des Prozesses automatisch feststellen. Variiert die Nietkopfendlage bei gleichen Prozessparametern, deutet das darauf hin, dass sich Einflussfaktoren im Prozess verändert haben und die Verbindung möglicherweise schwächer und anfälliger für Korrosion wird. Während der Designphase wird dabei ein Toleranzbereich für die Nietkopfendlage festgelegt, der normalerweise bei ±0,2 Millimetern liegt. Der Nietkopf darf also leicht erhaben oder versenkt sein. Wichtig ist, dass der Unterkopf vollen Kontakt zur Materialoberfläche hat. Die Bündigkeitsmessung ist eine Vergleichsmessung, die Abweichungen vom entwickelten Design aufzeigt.

Zugfestigkeitsprüfung

Bei der Zugfestigkeitsprüfung wird eine einzelne Nietverbindung mit Mustermaterialien hergestellt und dann Scher- oder Zugkräften ausgesetzt bis sie nachgibt. Hält die Verbindung der erforderlichen Kraft nicht stand, gibt das Versagensbild Hinweise auf mögliche Ursachen:

  1. Ausknüpfen des Nietfußes: Der Nietfuß wird aus der untersten Lage gerissen. Das kommt häufig bei mehrlagigen Verbindungen vor, insbesondere wenn die untere Lage gleich dick oder dünner als die oberen Lagen ist, oder wenn der Niet zu kurz ist

  2. Ausknüpfen des Nietkopfs: Die oberste Blechlage löst sich aus der Verankerung des Nietkopfes und reißt aus. Das bedeutet, dass die Nietverbindung bei gegebenem Nietkopfdurchmesser maximal stark ist. Das kommt vor allem bei zweilagigen Verbindungen vor, bei denen die obere Lage deutlich dünner ist als die untere.

Prozessüberwachung

Beim Nietprozess gibt es zwei Haupteinflussgrößen: Kraft (F) und Weg (s). Durch die Messung dieser Basisparameter in der Evaluationsphase lassen sich Referenzdaten für ein einwandfreies Fügeergebnis ermitteln. Dazu wird die sogenannte Kraftrückmeldung in einer Hüllkurve dargestellt, die erlaubte Abweichungen berücksichtigt. Die Überwachung der Prozessparameter während des Betriebs zeigt in Echtzeit, ob es Abweichungen vom definierten Prozess gibt. Jeder Fügeprozesserzeugt eine individuelle Kurve. Weicht diese zu stark von der Referenzkurve ab und befindet sich außerhalb der Hüllkurve, meldet das System einen Fehler. Trends und Veränderungen während der Produktion lassen sich so frühzeitig erkennen und dokumentieren.

Starker Partner

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