Wie Smart Engineering das Versagen von Verbindungselementen verhindert

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Optimas
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Jedes technische System hat eine begrenzte Lebensdauer. Selbst die präzisesten Konstruktionen und robusten Herstellungstechniken werden irgendwann scheitern. Verbindungselemente sind nicht anders. Wie jeder Ingenieur Ihnen sagen wird, ist es ein Problem, wenn diese Fehler unerwartet oder verfrüht sind. Was sind die Ursachen für ein vorzeitiges Versagen der Befestigungselemente? Was kann noch wichtiger getan werden, um die Risiken zu minimieren und die Lebensdauer zu maximieren?
Steve Adkins, nordamerikanischer Director of Engineering bei Optimas Solutions, einem globalen Industriedistributor und Dienstleister für Verbindungselemente, vermittelt sein Wissen darüber, wie vorzeitiges Versagen von Verbindungselementen ausgelegt werden kann.

Rogues-Galerie: Die Ursachen für das Versagen von Befestigungselementen

Vor Ort können wir eine Vielzahl von Testmethoden zur Fehleranalyse durchführen, um die Grundursache für das Versagen von Befestigungselementen zu ermitteln. Während meiner langjährigen Arbeit bei Optimas würde ich die folgenden Hauptursachen für das Versagen von Befestigungselementen bei Herstellern berücksichtigen.

Überdrehen - Dies bezieht sich auf das Zugversagen von Verbindungselementen aufgrund einer Übersicherung bei der Anwendung.

Unter Anziehen - Aufgrund der unsachgemäßen Sicherung kann ein Befestigungselement einer erhöhten Belastung ausgesetzt sein, die zu Ermüdungsfehlern führt. Außerdem können sich Gelenke aufgrund mangelnder Klemmkraft lösen.

Falsch gestaltete Verbindung - Eine schlechte Konstruktion kann dazu führen, dass ein Befestigungselement nicht ordnungsgemäß belastet wird, was zu einem vorzeitigen Ausfall führen kann. Gelenke können sich beim Auftragen lösen, oder alternativ kann auch das Ausgangsmaterial, an dem das Befestigungselement befestigt ist, ausfallen.

Qualität der Befestigungselemente - Die Qualität der Materialien bestimmt die Leistung eines Befestigungselements, sodass eine schlechte Auswahl vorzeitig fehlschlagen kann.

Montageausrüstung - Eine unsachgemäße Verwendung von Montagegeräten kann dazu führen, dass Befestigungselemente ungeeignet installiert werden, was zum Ausfall führt.

Wasserstoffversprödung - Bei hochfesten Stählen oberhalb eines bestimmten Härtebereichs kann die auf das Befestigungselement ausgeübte Zugbelastung dazu führen, dass Wasserstoff, der dem Bauteil, der Beschichtung oder der Umgebung eigen ist, in den Spannungsbereich fließt und allmählich Mikrorisse und ein verzögertes Versagen des Befestigungselements verursacht.

Also, wer ist das größte Risiko?

Die Branche und die Art der Montage wirken sich auf die Wahrscheinlichkeit eines Versagens der Befestigungselemente aus. Branchen mit normalerweise hohem Risiko sind häufig weniger stark durch Standards geregelt, sodass Konstrukteure oder Ingenieure sich der Probleme, die sich auf die Eignung eines Befestigungselements auswirken, möglicherweise nicht vollständig bewusst sind. In der Regel sind sich technisch spezialisiertere Hersteller der Probleme im Zusammenhang mit Verbindungselementen bewusst, da sie besser über die Auswirkungen informiert sind, die Verbindungselemente auf das Endprodukt haben können. Dies hängt jedoch wirklich von den Standards von Industrie zu Industrie ab.

Der Automobilsektor ist ein gutes Beispiel. Die Hersteller versuchen ständig, das Leergewicht zu reduzieren, um die Gesamteffizienz und Leistung zu verbessern. Dies hat dazu geführt, dass unähnliche Materialien verwendet wurden - lange tot sind die Tage, an denen ein Fahrzeug vollständig aus Stahl hergestellt würde. Das Verbinden dieser Materialien kann zu einem Versagen der Befestigungselemente führen, wenn die maßgeblichen Parameter nicht frühzeitig in der Entwurfs- und Prototypenphase bewertet werden.

Als Unternehmen arbeiten wir eng mit unseren Kunden zusammen, um maßgebliche Konstruktionsregeln festzulegen, damit wir Materialschnittstellen kontrollieren und potenzielle Probleme angehen können, um dieses Risiko zu minimieren.

Welche Schritte können unternommen werden, um ein Versagen der Befestigungselemente zu verhindern?

Beim Durchlesen der Liste der häufigsten Fehlerursachen wird schnell klar, dass Missbrauch und nicht schlechte Qualität die häufigste Erklärung ist. Anstatt uns auf ein bestimmtes Befestigungselement zu konzentrieren, bemühen wir uns um ein hohes Serviceniveau, das auf einer ganzheitlichen Sicht auf die Verwendung von Befestigungselementen bei einem bestimmten Kunden basiert. Von diesem Ausgangspunkt aus können wir beginnen, eine Befestigungsstrategie innerhalb eines Unternehmens zu informieren und festzulegen, um eine optimale Nutzung sicherzustellen.

Als Experten für Verbindungselemente haben wir die Verantwortung, unser Wissen dem Endbenutzer mitzuteilen. Dies kann die Erteilung von Anleitungen zu geeigneten Drehmomenten, Hinweise zu Materialien oder Beobachtungen beim Gehen entlang der Produktionslinie umfassen. Letztendlich ist jedes von uns gelieferte Befestigungselement und Bauteil zweckgebunden. Wenn sie falsch angegeben sind, können wir nicht sicher sein, ob sie korrekt funktionieren. Daher helfen wir, den Spezifikationsprozess so anzupassen, dass die Haupttreiber berücksichtigt werden, die jede Branche und jeden Kunden betreffen.

Eines der Hauptprobleme ist die Übersetzung theoretischer Berechnungen in Anwendungen in realen Umgebungen. Die Zahlen können Ihnen nicht alles sagen, und Tests in der Praxis sind die sichere Methode, um sicherzustellen, dass Probleme mit Befestigungselementen erkannt werden, bevor sie in die Produktionslinie gelangen. Parameter wie Montagemomente oder Reibungsbereiche sollten nicht angenommen werden. Daher sind physikalische Tests unglaublich wichtig, um theoretische Berechnungen zu sichern, die Produktqualität sicherzustellen und die Auswirkungen potenzieller Probleme mit Befestigungselementen auf den Betrieb zu minimieren. Um diesem Bedarf gerecht zu werden, investiert Optimas stark in unsere Testfunktionen und physischen Werkzeuge, um sicherzustellen, dass wir unseren Kunden genaue Daten zur Verfügung stellen können. Wir führen alle Tests unabhängig voneinander durch, sodass bei der Spezifikation eines Befestigungselements keine Annahmen getroffen werden.

Befestigungslösungen sind unser Kerngeschäftsangebot. Fast alles, was wir tun, soll sicherstellen, dass sie effektiv arbeiten, unabhängig vom Geschäftsdruck, unter dem unsere Kunden arbeiten. Während keine einzelne Technologie die von uns angebotenen Verbindungselemente definiert, sind die von uns angebotenen Lösungen so konzipiert, dass sie hinsichtlich der Anforderungen des Kunden ein Höchstmaß an Zuverlässigkeit bieten. Es könnte sich um ein isoliertes Befestigungselement für einen Hybridantriebsstrang eines neuen Modellautos oder um eine Neugestaltung der Unterlegscheibenbaugruppe für einen vorhandenen Rasenmäher handeln. In beiden Fällen sollte die verwendete Technologie Zuverlässigkeit bieten.

Warum sind zuverlässige Verbindungselemente gut fürs Geschäft?

Ein wichtiger Aspekt, der bei der Identifizierung von Befestigungsfehlern übersehen wird, ist die Auswirkung auf die gesamten Geschäftsaktivitäten.

Zuverlässige Verbindungselemente erleichtern den Betrieb jedes Fertigungsunternehmens. Rückrufe, Service-Berichtigungsprogramme und schlechte Werbung können durch einen vollständig integrierten und konsistenten Ansatz für Verbindungselemente vermieden werden. Arbeiten mit einem Experten für eingebettete Befestigungselemente; Unternehmen wie Optimas können sich von potenziellen Problemen fernhalten. Durch die Definition von Konstruktionsregeln für Befestigungselemente in Zusammenarbeit mit einem Experten wird nicht nur die Effizienz der Spezifikation erhöht, sondern auch das Ausfallrisiko massiv verringert. Dies erhöht den Wert des Betriebs eines Herstellers und hilft, die Qualität der von ihm angebotenen Produkte zu definieren und aufrechtzuerhalten.

Verbindungselemente mögen klein sein, aber sie haben große Auswirkungen auf ein Unternehmen. Wir bei Optimas bemühen uns sicherzustellen, dass diese Auswirkungen immer positiv sind.

Müssen Sie die Qualität oder Leistung Ihrer Befestigungselemente verbessern? Sprechen Sie mit einem unserer Experten.

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