Warum Stifte auswandern und wie man sicherstellt, das dieses verhindert wird

Die häufigsten Ursachen für das Auswandern beziehen sich auf alle Typen von Stiften, wie z.B. falsch dimensionierte Bohrungen, unzureichende tragende Stiftlänge und asymmetrische Belastung. Es gibt auch Mechanismen des Auswanderns, die für jedes Produkt einzigartig sind. So können beispielsweise starre massive Stifte die Bohrungen verformen, wodurch Spielraum entsteht und die Haltekraft beeinträchtigt wird. Bei richtiger Auswahl des Grundmaterials und der Belastung sollten radial elastische Stifte die Bohrungen nicht verformen wie starre massive Stifte.  Nach dem Einbau einer geschlitzten Spannhülse ist jedoch zu beachten, das der Schlitz weitgehend geschlossen ist. Wenn weitere Bewegungen erfolgen, kann sich der Schlitz komplett schließen und dann wie ein massives Rohr fungieren (mit den gleichen Eigenschaften wie ein massiver Stift).

Die von SPIROL entwickelten Spiralspannstifte wurden so konzipiert, dass sie die Schwachstellen beseitigen, die sowohl beim Einsatz von starren Stiften als auch geschlitzten Spannhülsen auftreten. Spiralspannstifte sind in einer Vielzahl von Ausführungen erhältlich, um die Festigkeit und Flexibilität des Stiftes an die Baugruppe anzupassen, in der sie zum Einsatz kommen. Spiralspannstifte in leichter und Standardausführung können Beschädigungen von Bohrungen in weichen und spröden Materialien verhindern, was bei der Verwendung von massiven Vollstiften oder geschlitzten Spannhülsen häufig der Fall ist. Darüber hinaus können Spiralspannstifte im Gegensatz zu geschlitzten Spannhülsen beim Einbau in Bohrungen nicht “ blockieren “, da sie eher eine Naht als einen Schlitz aufweisen.

Spiralspannstifte und geschlitzte Spannhülsen sind funktionssichernde Federn. Nach der Installation wird der Stift komprimiert und durch die Federspannung in einer Baugruppe gehalten. Wie bereits erwähnt, können Spiralspannstifte beim Einbau in Bohrungen nicht “blockieren” und bleiben daher in Baugruppen flexibel. Obwohl Spiralspannstifte in starren Baugruppen eine entscheidende Flexibilität ermöglichen, ist es sehr wichtig sicherzustellen, dass sie symmetrisch belastet werden, um die Entstehung eines Winkelkraftvektors zu verhindern. Wenn ein Kraftvektor erzeugt wird, kann er die radiale Kompression oder das Zusammenrollen des Stiftes in eine Seitwärtsbewegung oder ein Auswandern umwandeln. (Wie in Abbildung 1 dargestellt, führt eine Druckbeanspruchung des Stiftes zu einer Seitwärtsbewegung, wenn der Stift unter Druck steht und asymmetrisch belastet wird).

F = Druckbelastung des Stiftes
F_n = radial ausgeübte Kraft, wenn der Stift zusammengedrückt wird und wieder zurückfedern möchte
F_nx und F_ny = die Auflösungen von F_n
F_f = die Reibkraft, die den Stift in der Bohrung hält

Um ein reibschlüssiges Scharnier wie in Abbildung 4 herzustellen, gelten für eine maximale Funktionalität die gleichen Regeln, da alle Bohrungen nach Möglichkeit präzise aufeinander abgestimmt sein sollten. Der Unterschied zwischen den Abbildungen 3 und 4 zeigt, in welchem Bereich die Rückfederung des Stiftes stattfindet. In Abbildung 4 ist die tragende Länge in den äußeren Komponenten am größten, so dass die Rückfederung des Stiftes, wenn die Bohrungen nicht genau aufeinander abgestimmt werden könnten, an den Enden und nicht in der Mitte erfolgt. In diesem Beispiel hat der Stift die beste Sitzfestigkeit in der mittleren Bohrung, während er an jedem Ende zurück federn kann, um den Kontakt mit den äußeren Bohrungswänden aufrecht zu erhalten.   

Sowohl Abbildung 3 als auch Abbildung 4 würden zu einer erfolgreichen Konzeption führen, wenn die Federeigenschaften des Stiftes für jede Situation exakt berücksichtigt würden. Bei Bedarf ist es möglich, empirische Werte aus der zu erwartenden Rückfederung abzuleiten, die durchmesser- und längenabhängig sind.  

Wenn in Abbildung 4 ein frei bewegliches Scharnier gewünscht wird, stellen Sie einfach sicher, dass der Stift an den Enden gehalten wird, indem Sie die Bohrungen in der mittleren Komponente vergrößern. Diese bietet wenig tragende Länge für die Rückfederung des Stiftes und muss daher nur geringfügig größer sein als die äußeren Bohrungen, um Freigängigkeit zu gewährleisten.