Verbindungstechnik

Die Verbindungstechnik (Technik) beschreibt die zur Zusammensetzung von technischen Gebilden (Maschinen, Anlagen, Apparate, Geräte und moderne Bauwerke) aus ihren Einzelteilen angewendeten Methoden.

In der Regel handelt es sich um feste Verbindungen. Verbindungen, die nur die Beweglichkeit zwischen zwei Teilen einschränken, sind Gelenke (zum Beispiel Dreh- oder Schiebegelenke).

Die Verbindungen können lösbar (zum Beispiel Schraubverbindung oder Klettverschluss) oder nicht lösbar (zum Beispiel Nietverbindung, Schweißung oder Klebung) sein.

Die Einteilung nach physikalischen Wirkprinzipien lautet: formschlüssig, kraftschlüssig und stoffschlüssig.

Formschluss

Bei einer formschlüssigen Verbindung verhindert ein Verbindungspartner die Bewegung des anderen. Bei Betriebsbelastung wirken Druckräfte normal, das heißt rechtwinklig zu den Flächen der Verbindungspartner. Solche “Sperrungen” kommen in mindestens einer Richtung vor. Formschluss in der Ebene in allen Richtungen wird durch Zusammenstecken hergestellt und ist wieder lösbar. Steckt man zum Beispiel einen Stift in ein Sackloch, so entsteht zusätzlich noch Formschluss in einer der beiden zur Ebene rechtwinkligen Richtungen.

Eine Nietverbindung stellt einen in alle Richtungen wirkenden Formschluss dar. Miteinander zu verbinden sind zwei Bleche, was mit dem Niet (mit zwei Köpfen) als drittes Teil ermöglicht wird.

In einer Schraubverbindung besteht nur Formschluss, wenn die Schraube nicht fest angezogen ist, um Selbst-Lösen zu verhindern. Dabei wird die Schraube entweder auf Zug oder auf Abscheren beansprucht. Die Schraubverbindung unterscheidet sich von der Nietverbindung nur dadurch, dass sie lösbar ist.

Nietverbindungen einer alten Bahnbrücke

Beispiele:

lösbar:
nicht lösbar:
- Nietverbindung
- Durchsetzfügen

Kraftschluss

Kraftschlüssige Verbindungen setzen eine Normal-Kraft (Vorspannung) auf die miteinander zu verbindenden Flächen voraus. Ihre gegenseitige Verschiebung wird durch die Haft-Reibung verhindert. Die Flächen beginnen gegenseitig zu rutschen, wenn die tangential wirkende Last-Kraft größer als die Reibungs-Kraft ist, so zum Beispiel zwischen Rad und Schiene oder Straße bei Fahrzeugen mit eigenem Antrieb.

Kreuzknoten

F_{Last}\leq F_{Haft}=\mu \cdot F_{N}

F_{Last}\

: tangentiale Last-Kraft

F_{Haft}\

: Haftreibungs-Kraft

\mu \

: Reibungskoeffizient

F_{N}\

: Normal-Kraft

Kraftschluss ist die Ursache für das Selbsthemmen von belasteten Keilen oder Schrauben. Die Haftreibung zwischen den Wirkflächen verhindert, dass der Keil herausrutscht oder sich die Schraube zu drehen beginnt.

Das Klemmen ist ebenfalls ein Kraftschluss: etwas zwischen Daumen und Zeigefinger oder mit einer Federklemme halten.

Zwei miteinander verknotete Seile übertragen eine Zugkraft nur über Kraftschluss, wenn man vernachlässigt, dass die Seile eine Reststeifigkeit gegen Verbiegen haben (Formschluss ist in geringem Maße ebenfalls beteiligt).

Elektroden-Schweißnaht vor und nach der Bearbeitung mit Schlackenhammer und Drahtbürste (von links)

Stoffschluss

Stoffschlüssige Verbindungen werden alle Verbindungen genannt, bei denen die Verbindungspartner durch atomare oder molekulare Kräfte zusammengehalten werden. Sie sind gleichzeitig nicht lösbare Verbindungen, die sich nur durch Zerstörung der Verbindungsmittel trennen lassen:

Löten
Schweißen
Kleben
Vulkanisieren
Pressen (kann auch kraftschlüssig sein)

Siehe auch

Verbindungstechnik (Elektrotechnik)

Weblinks

Commons: Verbindungselemente – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Lichtwellenleiter Verbindungstechnik
Konstruktionsatlas (Maschinenbau)
Lösbare Verbindungen - Schrauben und deren Zeichnungen