Lösungen für kleine Nieten

Jay-Cee Sales hat in seinem Werk in Farmington, MI, fast 10 Millionen Pfund Verbindungselemente auf Lager, darunter kleine Standardnieten zahlreicher Anbieter. Foto mit freundlicher Genehmigung von Jay-Cee Sales & Rivet Inc.

Hersteller verschiedener Branchen nutzen die Maschine BSV-125 zum radialen Formen kleiner Nieten. Foto mit freundlicher Genehmigung der Orbitform Group

Das elektrische Servonietgerät ER-O3U setzt Nieten mit einem Durchmesser von bis zu 0,079 Zoll präzise ein. Foto mit freundlicher Genehmigung von BalTec Corp.

Die Avdel Rivscrew ist ein Befestigungselement mit Gewinde und sorgt für eine schnelle Nietenplatzierung mit dem Vorteil der Entfernbarkeit und Wiederverwendung. Foto mit freundlicher Genehmigung von Stanley Engineered Fastening

Das Wiederaufleben alter Fernsehsendungen mit berühmten Charakteren liegt in Hollywood heutzutage voll im Trend. Sollte sich diese Bewegung jemals in der Fertigung durchsetzen, wäre Rosie the Riveter eine perfekte Ikone, um sie wieder in die Branche einzuführen.

Die neu gestartete Rosie würde in einer Fabrik der Zukunft natürlich kabellose Werkzeuge verwenden. Ihre Vielseitigkeit stellte sie auch unter Beweis, indem sie alle Arten und Größen von Nieten anbrachte, anstatt nur einfache Vollnieten, die zum Bau von Flugzeugen verwendet werden. Zwei oft übersehene Typen, die sie zur Schau stellen konnte, sind kleine Nieten und Mikronieten.

„Sowohl kleine als auch Mikronieten sind relativ einfach zu installieren und können mit der richtigen Ausrüstung in geringem, mittlerem oder großem Volumen installiert werden“, erklärt Samir Custovic, nordamerikanischer Produktmanager für Blindbefestigungen bei Stanley Engineered Fastening. „Der Schlüssel liegt in der Wiederholbarkeit des Aufbaus, sodass die Materiallöcher schnell ausgerichtet und die Niete richtig eingesetzt werden kann.“

Stanley bietet eine POP-Mikroniete und zwei Arten kleiner Nieten an, darunter die Avdel Rivscrew. Dieses einzigartige Gewindebefestigungselement sorgt für eine schnelle Nietenplatzierung und bietet den Vorteil der Entfernbarkeit und Wiederverwendung. Außerdem entfallen kostspielige Gewindeschneid- oder Gewindeformarbeiten und es entsteht eine Gewindesicherung mit höherer Vibrationsfestigkeit als bei Standardschrauben.

Nietschrauben haben einen Sechskantkopf, sind in verschiedenen Längen und Konfigurationen erhältlich und mit Metall, Kunststoff, Aluminium, Magnesium, Nylon und Zinkdruckguss kompatibel. Optionaler verzinnter Stahl erleichtert das Löten und erhöht die elektrische Leitfähigkeit. Die Demontage erfolgt einfach mit einem handelsüblichen Innensechskantschlüssel.

Seit 2020 sind ein großer US-amerikanischer Automobilhersteller und Tier 1 Großanwender der Rivscrew. Die Stufe 1 verwendet mehrere der Nieten, um Rückfahrkameras zu installieren, während der OEM die inneren Türplattenbaugruppen mit Nietenschrauben an Ort und Stelle hält.

„Der Antriebskopf einiger der kleinen Schrauben, die der Hersteller verwendet hatte, war oft abgenutzt, also wurde überlegt, die Rivscrew auszuprobieren“, bemerkt Custovic. „Wartungsfreundlichkeit und einfachere Installation mit Druckluftwerkzeugen sind ebenso wichtige Vorteile für das Unternehmen.“

Die zunehmende Beliebtheit von Klein- und Mikronieten steht in direktem Zusammenhang mit dem Miniaturisierungstrend in der Fertigung. Tatsächlich wäre es für Ingenieure schwierig, kleinere Geräte und Produkte ohne diese Befestigungselemente zu entwerfen.

Kleine Nieten haben einen Schaftdurchmesser von 2 bis 3,5 Millimetern (0,079 bis 0,138 Zoll) und können blind (offenes Ende), massiv, rohrförmig, halbrohrförmig oder gespalten sein. Der Schaft ist normalerweise nicht länger als 3 Zoll. Mikronieten haben einen Schaft mit einer Breite von bis zu 2 Millimetern und einer Länge von 5 Millimetern (0,197 Zoll).

Kleine Nieten bestehen aus Stahl, Edelstahl, Aluminium, Messing oder Kupfer. Laut Custovic haben die Mikronieten von Stanley einen Aluminiumkopf mit einem Dorn aus Stahl oder Edelstahl. Für medizinische Produkte werden Edelstahlnieten aufgrund ihrer Korrosionsbeständigkeit empfohlen.

„Die meisten unserer Kunden installieren kleine Nieten in medizinischen Geräten, kleinen Elektronikgeräten und Schmuck“, sagt Denny Lytle, technischer Manager bei BalTec Corp. „Diese Unternehmen bevorzugen die Beständigkeit einer Niete gegenüber dem möglichen Lösen einer Schraube. Vor allem die Elektronikunternehmen.“ Dieser Vorteil beim Befestigen von Anschlüssen in Leiterplatten ist von Vorteil, ganz zu schweigen von der Tatsache, dass kleine Nieten kostengünstiger sind und sich schneller installieren lassen.“

Bryan Wright, Vizepräsident für Vertrieb und Marketing bei der Orbitform Group, sagt, dass kleine Nieten in Sicherungsunterbrechern und -blöcken, Beleuchtungskörpern und Steckdosen zu finden sind. Ein weiterer großer Nutzer sind Unternehmen, die HVAC-Rohrleitungen herstellen.

„Unternehmen, die Handwerkzeuge, Mehrzweckmesser und Springmesser herstellen, lieben kleine Nieten“, fügt Wright hinzu. „Der Grund dafür ist, dass alle diese Produkte sehr kleine Drehgelenke erfordern und kleine Nieten dafür gut geeignet sind.“

„Wir verkaufen kleine Nieten an Hersteller in allen wichtigen Branchen sowie an andere Händler“, bemerkt Allan Weitzman, Vizepräsident bei Jay-Cee Sales & Rivet Inc., das seit Ende der 1940er Jahre kleine Nieten verkauft. „Kein Industriezweig dominiert unseren Verkauf dieser Nieten. Die Käufer reichen von Herstellern medizinischer Geräte, Leitern und Klappstühlen bis hin zu Herstellern von Grillgeräten, Anhängern und Autos. Letztere verwenden die Nieten, um zwei Blechstücke zu verbinden und daraus herzustellen.“ so leicht wie möglich."

Kleine Nieten haben kaum Nachteile. Der Hauptgrund, der allen Nieten mit Ausnahme der Rivscrew gemeinsam ist, besteht darin, dass sie nicht zerlegt werden müssen. Bei Nieten handelt es sich um dauerhafte Befestigungselemente, deren Entfernung im Gegensatz zu Schrauben und Muttern eine anspruchsvolle Aufgabe darstellt. Ein weiterer Grund ist laut Weitzman die eingeschränkte Scher- und Zugfestigkeit. Je kleiner der Niet, desto geringer sind Scher- und Zugfestigkeit.

Die Mikronieten von Stanley haben eine Scherfestigkeit von 66 Pfund und eine Zugfestigkeit von 87 Pfund, sagt Custovic. Er weist auch darauf hin, dass kleine Kupfernieten zwar eine höhere Scher- und Zugfestigkeit aufweisen, aufgrund der Weichheit und Beschädigungsanfälligkeit des Materials jedoch tendenziell selektiver eingesetzt werden.

Jay-Cee lagert in seinem Werk in Farmington, MI, fast 10 Millionen Pfund Verbindungselemente, darunter kleine Standardnieten zahlreicher Anbieter. Auf Anfrage kann das Unternehmen kleine Nieten mit individuellem Kopf- und Schaftdurchmesser, Materialtyp und Nietlänge erhalten.

Laut Weitzman liegt die Mindestbestellmenge für kundenspezifische Nieten in der Regel bei 25.000 Stück. Unternehmen kaufen kleine Standardnieten in Losgrößen von 100 bis 1 Million Stück. Er fügt hinzu, dass der Markt für kleine Nieten stabil sei, auch wenn die Preise in diesem Jahr steigen – mancherorts um bis zu 20 Prozent und mehr.

„Große Läden wie Home Depot bieten zwar kleine Nieten an, aber normalerweise nur Blindnieten“, sagt Weitzman. „Ebenso wichtig ist, dass ihre Nieten nicht den gleichen Standards oder Qualitätsniveaus entsprechen wie unsere.“

Zu Jay-Cees zahlreichen Kleinnietkunden zählen Unternehmen, die Sitze und Leitern herstellen. Ein Sitzhersteller wandte sich vor einigen Jahren an Jay-Cee auf der Suche nach einer kleineren Niete.

„Der verwendete Niet war mindestens drei Größen zu lang“, erinnert sich Weitzman. „Wir haben ihnen kleine Nieten in der richtigen Größe zur Verfügung gestellt, die mit einer pneumatischen Nietpistole angebracht werden, und seitdem haben sie dadurch rund 20 Prozent der Nietkosten eingespart.“

Bei Leitern suchte ein Hersteller die Hilfe von Jay-Cee auf, als sich der solide kleine Niet, den er verwendete, manchmal leicht ausdehnte und ein Schwenken verhinderte. Laut Weitzman hat sein Unternehmen empfohlen, diese Niete durch eine halbrohrförmige Niete mit einem Schaftdurchmesser von 0,1875 Zoll zu ersetzen, die sich nicht radial ausdehnt oder die Bewegung der Leiter behindert.

„Entwickeln Sie frühzeitig eine enge Beziehung zu Ihrem Nietlieferanten und machen Sie ihn dafür verantwortlich, stets Nieten zu liefern, die den Spezifikationen entsprechen“, empfiehlt Wright. „Dies ist bei kleinen Nieten von entscheidender Bedeutung, die normalerweise eine engere Toleranz als Standardnieten haben und aufgrund der zusätzlichen Bearbeitung mehr kosten.“

Avdel SKK-Blindniete von Stanley verfügen über einen Dorn, der während der Installation durchgezogen wird, ohne dass irgendwo in der Verbindung ein loser Kopf zurückbleibt. Der Vorteil besteht laut Custovic darin, dass beim Vibrieren des Gelenks kein Klappergeräusch entsteht.

Ausgestattet mit einem Körper aus verzinktem Stahl (oben) und einem Dorn aus beschichtetem Stahl mit einem Durchmesser von 0,118 Zoll sorgt der Doppelsenkkopfniet für eine gleichmäßige Klemmkraft und eine bündige Auflagefläche auf beiden Seiten der Anwendung. Ein weiterer Vorteil sei die strukturelle Steifigkeit, sagt Custovic.

„Mit unserem automatisierten POP Rivet Presenter-System ist eine Nieteninstallation alle 2 Sekunden möglich“, bemerkt Custovic. „Ein Überstand des hinteren Blechendes jedes installierten Befestigungselements ist bis zu 0,016 Zoll zulässig. Endbenutzer können auch farbige Dorne anfordern, um die visuelle Identifizierung verschiedener Teilegrößen zu beschleunigen.“

Wie Standardnieten werden kleine Nieten entweder mit herkömmlicher Ausrüstung (ausgestattet mit einem kundenspezifischen Mundstück, Backen und Backendrücker), einem Schlagnietgerät, einer Presse oder einer Orbital- oder Radialformmaschine installiert. Ausrüstungslieferanten bieten eine breite Palette manueller, pneumatischer, elektrischer und batteriebetriebener halbautomatischer Werkzeuge sowie vollautomatische Inline-Systeme an.

Leichte und vielseitige, manuelle, zangenartige Handwerkzeuge sind im Allgemeinen auf Anwendungen mit geringem Volumen beschränkt. Automatisierte Installationswerkzeuge wie Nietpistolen mit Pistolengriff bieten eine größere Zugleistung und sind besser in der Lage, dem Stoß standzuhalten, der beim Setzen einer Niete entsteht.

Inline-Nietmaschinen sind für Anwendungen mit hohem Volumen konzipiert. Sie können mit mehreren Köpfen ausgestattet werden, die gleichzeitig mehrere Befestigungselemente installieren, und mit automatischen Zuführeinheiten geliefert werden, die eine große Menge Nieten aufnehmen. In allen Fällen fallen bei der Verarbeitung von Blindnieten abgebrochene Dorne entweder zu Boden oder werden durch Vakuum in eine Auffangvorrichtung befördert.

Die Ausrüstungspalette von Jay-Cee umfasst elektrische Nietpistolen, Blindnietpistolen und Werkzeuge für Blindnieten, pneumatische Kompressionsnietgeräte, Drucklufthämmer (mit Regler), Niethämmer und Schlagnietgeräte. Das Unternehmen vertreibt außerdem Spezialwerkzeuge für Voll- und Halbhohlnieten sowie Nietmuttern.

BalTec stellt mehrere Radialformmaschinen für die Nietmontage her. Radialnieten ist ein Kaltumformverfahren, bei dem ein Prägewerkzeug auf einer rotierenden Spindel verwendet wird. Das Werkzeug bewegt sich je nach erforderlicher Werkzeuglänge in einem Winkel von 2 bis 6 Grad und bewegt sich in einem Rosettenmuster auf dem Nietkopf, um das Material mit konstanter Geschwindigkeit und gleichmäßiger Geschwindigkeit in die gewünschte Form zu kneten.

Lytle sagt, dass viele Hersteller die elektrische Servonieteinheit ER-O3U von BalTec in Verbindung mit einem Rotationsindexierer für die Teilemontage mittlerer Stückzahlen mit kleinen Nieten verwenden. Der ER-O3U verfügt über ein schlankes Design (mit interner Kabelführung) und bietet eine erweiterte Prozesssteuerung für die präzise Installation von Nieten mit einem Durchmesser von bis zu 0,079 Zoll. Es erzeugt eine Umformkraft von 0,3 bis 3 Kilonewton, bei einem linearen Hub von bis zu 100 Millimetern.

Das Gerät misst die Nietposition über zwei unabhängige Systeme und seine Servoantriebe überwachen die Motortemperatur, um die Leistung zu optimieren. Die Spindelschmierung erfolgt fortlaufend und wird durch Software gesteuert.

Laut Wright unterscheidet sich das Orbitalnieten vom Radialnieten in einer grundlegenden Hinsicht. Die Spindel bewegt Material mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten, wobei sich das Material in der Nähe des Nietumfangs schneller und weiter bewegt als das Material in der Nähe der Mitte.

„Bestimmte Anwendungsfaktoren bestimmen, ob radiales oder orbitales Formen für die Installation einer kleinen Niete am besten geeignet ist“, sagt Wright. „Radial ist eine gute Lösung, wenn der Niet klein ist, einen relativ langen Schaft hat und während des Umformprozesses schwer zugänglich und sicher zu befestigen ist. Orbital ist die bevorzugte Nietwahl in fast allen Anwendungen, da die Orbitalmaschine weniger Betriebs- und Wartungskosten verursacht.“ "

Die Modelle BSV-125 und BR-240 von Orbitform sind bei Herstellern, die kleine Nieten installieren, sehr beliebt. Zu den regelmäßigen Anwendern zählen Unternehmen, die medizinische Instrumente, Elektronik sowie Fenster- und Türschlösser herstellen.

Kürzlich nutzte ein Hersteller von chirurgischen Klammergeräten eine Presse, um Prototypen eines neuen Produkts zusammenzubauen. Die Tests ergaben, dass die Dichtheit und das Drehmoment an jeder der drei Edelstahl-Nietverbindungen des Geräts von Teil zu Teil uneinheitlich waren. Dies geschah, weil die während der Nietformung aufgebrachte Kraft dazu führte, dass der Nietschaft anschwoll, was zu einer Verformung einiger Komponenten im Verbindungspaket führte.

„Wir wurden gebeten, zusätzliche Labortests durchzuführen und den besten Nietprozess zu ermitteln, um konsistente Funktionsanforderungen der Klammerverbindungen zu erreichen“, erinnert sich Wright. „Das Radialnieten erwies sich als das Verfahren der Wahl, bei dem nur eine minimale Abwärts- und Seitenbelastungskraft ausgeübt wurde, um die Nieten erfolgreich zu formen. Die Labortests zeigten auch, dass es am besten ist, jede Niete einzeln zu formen, anstatt alle drei gleichzeitig zu machen.“ wurde mit der Presse erledigt.

Um die Produktionsanforderungen des Unternehmens für die Anwendung zu erfüllen, lieferte Orbitform eine BR-240-Radialnietmaschine mit einem XY-Vorrichtungsschlittenpaket. Beim Zusammenbau muss nun der Hefter an jeder Nietposition unter dem Nietkopf des BR-240 positioniert werden, bevor die Maschine von Hand aktiviert wird, um die kleine Niete zu installieren. Zu den dauerhaften Vorteilen gehören beschädigungsfreie und gleichmäßige Verbindungen sowie ein maximaler Produktionsdurchsatz.

Für die Installation von Rivset-Befestigungselementen empfiehlt Custovic Monteuren die Verwendung des batteriebetriebenen SB25PT-05 von Stanley. Das Werkzeug erstellt schnell wiederholbare Verbindungen mit hoher Genauigkeit. Zu den Standardfunktionen gehören ein Ein-Finger-Auslöser mit geringem Kraftaufwand, ein ergonomischer Softgrip-Griff für mehr Bedienerkomfort und eine LED-Leuchte, die eine klare Sicht auf die Anwendung gewährleistet.

Jim ist leitender Redakteur von ASSEMBLY und verfügt über mehr als 30 Jahre redaktionelle Erfahrung. Bevor er zu ASSEMBLY kam, war Camillo Herausgeber von PM Engineer, Association for Facilities Engineering Journal und Milling Journal. Jim hat einen Abschluss in Englisch von der DePaul University.