Es muss nicht immer Laser sein – mechanische und thermische Fügeverfahren

Nieten und Schrauben, Falzen, Einrasten, Toxen, Clinchen – allein die Palette der mechanischen Verfahren, die in der Blechfertigung eingesetzt werden, zeigt, dass mechanische Fügeverfahren nicht ausgedient haben. Welches Fügeverfahren ist das richtige? Um diese Frage zu beantworten, klärt der Konstrukteur als erstes, welchen Anforderungen die Verbindung genügen muss.

Soll sie lösbar oder unlösbar sein?

Lösbare Verbindungen lassen sich ausschließlich mit mechanischen Verfahren herstellen. Sie werden immer dann benötigt, wenn verdeckte Teile zugänglich bleiben sollen, zum Beispiel für Reparaturen.

Auf welche Weise und wie stark wird die Verbindung belastet?

Leichtbauweise: Diese stabilen Platten bestehen aus Blechprofilen, die mit einem CO2-Laser zusammengeschweißt wurden.

Druck, Zug, Torsion oder Biegung – jede dieser Belastungen kann sich mehr oder weniger stark auf die Fügestelle auswirken. Der Kraftfluss im Werkstück bestimmt, wie empfindlich die Fügestelle ist. Schweißnähte können reißen, wenn die Teile auseinander gezogen werden, sind jedoch unempfindlich, wenn sie auf Druck belastet werden. Die Festigkeit hängt vom Verfahren und vom Anbindungsquerschnitt ab. Zwei Niete halten mehr als einer, aber eine durchgezogene Schweißnaht erweist sich als noch fester.

Muss die Verbindung dicht sein?

Dichte Verbindungen erfordern entweder eine durchgezogene Schweißnaht oder einen Falz. Feuerlöscher werden zum Beispiel lasergeschweißt, Falze verschließen Konservendosen.

Welches Verfahren in Frage kommt, hängt auch vom Werkstoff und von der Blechdicke ab. Einige Werkstoffe und Werkstoffkombinationen lassen sich zum Beispiel nicht schweißen: Aluminium und Stahl werden deshalb miteinander verlötet oder durch Umformen verbunden. Kombinationen aus Kunststoff und Blech lassen sich ebenfalls nur mechanisch oder durch Kleben verbinden. Viele Verfahren stoßen bei dicken Blechen an ihre Grenzen. Das gilt für einige Schweißverfahren und für mechanische Verfahren, die mit Umformvorgängen arbeiten.

Vom Teil zum Ganzen: Diese Getriebeteile sind lasergeschweißt.

Wo sich das Werkstück beim Schweißen stark erhitzt, verzieht es sich. Wo viele Umformungen die Teile verbinden, verformt sich die Baugruppe möglicherweise aufgrund der mechanischen Belastung. Bei Präzisionsteilen oder besonders großen Teilen macht sich das sehr stark bemerkbar. Hier wendet man bevorzugt die Verfahren an, die das Teil nur minimal oder gar nicht belasten.

Ein weiterer Faktor sind die Prozessbedingungen. Aufwand, Qualität, Kosten, Zeit, Produktivität und Automatisierbarkeit sprechen oft für oder gegen ein Verfahren. Diese Kriterien werden dann herangezogen, wenn mehrere Verfahren zur Auswahl stehen oder ein Prozess optimiert werden soll. Eine günstige Alternative zum Punktschweißen ist beispielsweise das Toxen, ein mechanisches Durchsetzfügeverfahren.

Und schließlich gelten für einige Anwendungen gesetzliche Vorschriften wie die Lebensmittelverordnung. Verbindungen, die in Berührung mit Lebensmitteln kommen, müssen völlig frei von Bearbeitungsrückständen oder gesundheitsgefährdenden Stoffen sein. Deshalb werden beispielsweise Konservendosen und Fässer durch Falzen verbunden.