Flache Nieten für Metall

Die Kopfgeometrieparameter von Flachnieten für Metall wirken sich direkt auf die Kontaktspannungsverteilung und die Belastungsgrenze des Verbindungsbereichs aus. Das Verhältnis von Kopfdurchmesser zu Stabdurchmesser liegt üblicherweise zwischen 1:1,6 und 1:2,0. Gemäß den ASTM F468-Größenvorschriften für Nichteisenmetallnieten kann bei einem Verhältnis von 1:1,8 die von der Kopfauflagefläche unter Einwirkung der Vorspannkraft erzeugte Druckspannung auf weniger als 60 % der Streckgrenze des Materials reduziert werden. Wenn das Verhältnis auf 1:1,6 reduziert wird, steigt die lokale Spitzenspannung am Rand des Kopfes auf 85 % der Streckgrenze, was die Wahrscheinlichkeit eines Kopfversagens bei gleicher Scherlast um etwa 30 % erhöht. Experimentelle Daten zeigen, dass bei einem Flachkopfniet aus Stahl mit einem Durchmesser von 5 mm bei Erreichen eines Kopfdurchmessers von 9 mm der Widerstand gegen Eindruckverformung etwa 15 % höher ist als bei einem Kopfdurchmesser von 8 mm. Gleichzeitig muss die Nietkopfhöhe auf das 0,9- bis 1,1-fache der ursprünglichen Kopfdicke eingestellt werden. Andernfalls führt ein zu hoher Nietkopf zu Spannungskonzentrationen und beschleunigt die Entstehung von Ermüdungsrissen. Daher muss bei der Konstruktion die optimale Kopfgröße basierend auf der Verbindungsdicke und der Plattenhärte ausgewählt werden.

 

 

Im Szenario mit mehrschichtigen Metallplattenüberlappungen hängt das Verformungsverhalten des Schafts des Flachkopfniets eng mit der Spaltkontrolle jeder Plattenschicht zusammen, und der Einfluss der Plattendickenkombination auf die endgültige Verbindungsfestigkeit kann nicht ignoriert werden. Gemäß der empfohlenen Praxis von SAE J492 für Nietprozesse beträgt die Dicke der mittleren Platte mehr als 40 % der Gesamtdicke, wenn dreischichtige Platten genietet werden. Unter der Einwirkung der Nietkraft füllt der Stab vorzugsweise die Mittelschicht aus, was zu einer Vergrößerung des Passspalts zwischen der Außenschichtplatte und der Innenschichtplatte führt. Zug- und Scherversuche zeigen, dass die Scherfestigkeit etwa 12 % geringer ist als die einer Kombination mit gleichmäßiger Dicke. Gleichzeitig ist auch die Übereinstimmungstoleranz von Nietlochdurchmesser und Stangendurchmesser von entscheidender Bedeutung.

 

 

Gemäß ISO beträgt der empfohlene Spaltwert 14590. Wenn der Lochdurchmesser 0,1 mm größer als der Stabdurchmesser ist, beträgt die Ermüdungslebensdauer der Verbindung unter zyklischer Scherung etwa 95 % der Standardpassung. Bei einer Vergrößerung des Spalts auf 0,2 mm sinkt die Lebensdauer auf 78 % der Standardpassung. Daher werden beim Bau vor Ort häufig Hochleistungsverbindungen eingesetzt. Präzisionsbohrmatrizen und Zentrierstempel sorgen für genaue Lochpositionen, und Kraftsensoren überwachen den Niethub, sodass der endgültige Lochdurchmesser nach der Aufweitung der Stange eine Presspassung mit dem Plattenloch erreicht. Dadurch wird die Scherkraft zwischen den Schichten effektiv übertragen und Reibverschleiß vermieden, was besonders wichtig ist, wenn es um Dächer von Stahlkonstruktionen mit großen Spannweiten und schwere Lkw-Fahrgestelle geht.

 

 

 

 

 

 

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