Pressverbindungen

Die Presspassung ist eine einfache und kostengünstige Methode, Bauteile oder Komponenten kraftschlüssig miteinander zu verbinden. Ein gängiges Beispiel ist das Einpressen eines Metallbolzens oder einer Metallwelle in eine Kunststoffnabe. Die Radialkräfte halten die Welle an ihrem Platz, wobei durch die Presspassung sehr hohe Zug- oder Umfangsspannungen im Kunststoffteil erzeugt werden können. Die Verbindung kann versagen, wenn das Kunststoffteil bereits durch eine Bindenaht geschwächt ist. Dies kann sofort oder bei späterer Belastung geschehen, oder das Teil kann sich so stark entspannen, dass sich die Verbindung lockert.

Beim sofortigen Versagen infolge der Umfangsspannung entsteht ein Riss parallel zur Nabenachse, wodurch die Spannung abgebaut wird. Versagt die Verbindung nicht sofort, kann sie später reißen, wenn bei Belastung die Umfangsspannung bis zur Bruchspannung ansteigt. Dies gilt insbesondere für Werkstoffe mit geringer Dehnung.

Darüber hinaus kann die Spannung durch Kriechen oder Spannungsrelaxation des Kunststoffs auf einen niedrigeren Wert absinken. In diesem Fall nimmt auch die Radialkraft ab, möglicherweise bis zu einem Punkt, an dem sie in Verbindung mit der Reibung zwischen dem Metall und dem Kunststoff nicht mehr ausreicht, um das Herausrutschen der Welle zu verhindern.

Die beim Einpressen einer Welle oder eines Bolzens erzeugte Spannung hängt von vielen Faktoren ab, einschließlich den für die Nabe und die Welle verwendeten Materialien, der Form und der Betriebsumgebung. Kunststoffe mit geringer Dehnung, wie es bei vielen gefüllten oder verstärkten Typen der Fall ist, sind stärker bruchgefährdet. Bei unrunden Formteilen steigt die Pressspannung und folglich die Gefahr des Versagens der Verbindung. Bei höheren Temperaturen während und nach der Montage nimmt die Spannungsrelaxation zu, und auch die Gegenwart von Öl, Wasser oder einer anderen Flüssigkeit kann die Pressverbindung beeinträchtigen.

Bei der Auslegung einer Pressverbindung sind insbesondere folgende Faktoren zu beachten:

• Übermaß: Das Übermaß ist von der Größe des Fügedurchmessers und dem verwendeten Polymer abhängig.
• Haftreibungszahl zwischen Welle und Nabe: Zusammen mit dem Übermaß bestimmt sie die Fähigkeit, Drehmomente oder Belastungen zu übertragen.
• Relaxationsmodul: In Abhängigkeit von der Beanspruchungsdauer und insbesondere bei höheren Temperaturen tritt bei allen thermoplastischen Kunststoffen eine Spannungsrelaxation ein. Unter Berücksichtigung dieses Faktors darf die anfängliche Passung den Kunststoff nicht überbeanspruchen.
• Gesamttoleranzen: Beachten Sie diesen Faktor bei der Beurteilung der Spannung der Pressverbindung.
• Endprüfung: Um die Zuverlässigkeit des Produkts sicherzustellen, sollte die Endprüfung unter realen Betriebsbedingungen erfolgen.