Verbindungsarten bzw. Fügeverfahren
Es gibt hauptsächlich drei verschiedene Verbindungsarten. Doch worin unterscheiden sich kraftschlüssige, formschlüssige und stoffschlüssige Verbindungen?
Einführung
Um Verbindungen von mindestens zwei Bauteilen bzw. Verbindungspartnern zu erzielen, muss man im Wesentlichen zwischen drei Verbindungsarten unterscheiden:
- Kraftschlüssige Verbindung bzw. reibschlüssige Verbindung
- Formschlüssige Verbindung
- Stoffschlüssige Verbindung
Alle drei Verbindungsarten beruhen auf unterschiedlichen physikalischen Prinzipien, haben allerdings dasselbe Ziel: Ein Trennen der Bauteile während des Betriebes und durch Einwirkung von Kräften zu verhindern.
In den einzelnen Punkten möchte ich Dir erklären, worin sich die verschiedenen Verbindungsarten unterscheiden und zu welcher Art die verschiedenen Fügeverfahren (z. B. Schrauben, Schweißen oder Nieten) zählen.
Welche Verbindungsarten gibt es?
Kraftschlüssige Verbindung
Bei kraftschlüssigen Verbindungen bzw. reibschlüssigen Verbindungen tritt die Verbindung der Flächen (Verbindungspartner) durch Haftreibung in Kraft und setzt eine Normalkraft voraus, welche senkrecht auf die Flächen wirkt. Solange die Haftreibung nicht überschritten wird, bleibt die Verbindung bestehen.
Beispiel: Wenn man zwei Bretter aufeinanderlegt, kann man diese leicht auseinanderziehen. Stellt sich eine Person drauf und man versucht es erneut, ist dies um ein Vielfaches schwerer.
Beispiele für kraftschlüssige Verbindungen
- Schraubenverbindungen
- unsere Finger beim Greifen
- Autokupplung
Vorteile und Nachteile von kraftschlüssigen Verbindungen
+ lösbar
+ kein Spiel
– abhängig von der Haftreibung
– hohe Vorspannung durch die Kräfte
Formschlüssige Verbindung
Bei formschlüssigen Verbindungen werden die Verbindungspartner entweder durch sich selbst oder durch ein Verbindungselement, wie z. B. Bolzen oder Nieten, blockiert.
Beispiel: Verlegt man Klickparkett, muss man die Feder in die Nut klicken. Nach erfolgreichem Verbinden der zwei Teile blockieren sich diese gegenseitig und lassen sich nicht mehr auseinanderziehen.
Beispiele für formschlüssige Verbindungen
- Nut-Feder-Verbindungen
- Klettverschluss
- Passfedern
- Nieten
Vorteile und Nachteile von formschlüssigen Verbindungen
+ in der Regel lösbar
+ einfache Montage bzw. Demontage
– aufwändige Produktion und somit teuer
– Spiel, welches zum Verschleiß führen kann
– beanspruchen viel Platz
– ggf. Beschädigung des Bauteils durch eine Bohrung für einen Bolzen o. Ä.
Stoffschlüssige Verbindung
Bei stoffschlüssigen Verbindungen werden die Materialien bzw. Verbindungspartner durch atomare oder molekulare Kräfte zusammengehalten. Dabei lassen sich diese Verbindungen nicht ohne Zerstörung oder einem Zusatzmittel, wie z. B. Lösemittel für Kleber, lösen.
Beispiel: Beim Schweißen werden die zwei Verbindungspartner geschmolzen und vermischt. Daraus resultiert nach dem Abkühlen eine hochfeste Verbindung. Möchte man diese Verbindung wieder lösen, ist man gezwungen, die zwei Bauteile durch das Trennen mit einem Winkelschleifer (Flex) zu zerstören.
Beispiele für stoffschlüssige Verbindungen
- Schweißen
- Kleben
- Löten
- Vulkanisieren (z. B. beim Flicken eines Fahrradschlauches)
Vorteile und Nachteile von stoffschlüssigen Verbindungen
+ unlösbar
+ belastbar – gute Übertragung von Kräften und Momenten
+ hohe Temperaturen möglich
+ keine Schwächung des Materials durch Bohrungen
+ gleichmäßiger Kräfteverlauf
+ geringer Platzbedarf
– nicht ohne Zerstörung lösbar
– nicht für alle Werkstoffe geeignet
– Gefügeveränderung beim Erhitzen (Schweißen)
– Eigenspannungen beim Erhitzen (Schweißen)
