Spiralspannstifte bieten eine optimale Kombination aus Festigkeit und Flexibilität

von Christie Jones, Leiterin der Marktentwicklung

Der Spiralspannstift wurde 1948 von Herman Koehl erfunden. Die leicht an ihrem Querschnitt mit 2¼ Windungen zu erkennenden Spiralspannstifte wirken durch die bei der Montage in die aufnehmende Komponente entstehende Radialspannung stoß-, schlag- und schwingungsdämpfend. Sie sind außerdem die einzigen Stifte, die nach dem Einpressen eine einheitliche Festigkeit und Flexibilität aufweisen.

Spiralspannstifte kommen häufig bei Anwendungen zum Einsatz, die traditionell Zylinderstiften vorbehalten waren. Es wird häufig von der falschen Annahme ausgegangen, dass Zylinderstifte immer stärker als Spiralspannstifte seien. Tatsache ist, dass bei den meisten Anwendungen Zylinderstifte aus kohlenstoffarmem Stahl verwendet werden und bei Anwendungen mit Spiralspannstiften am häufigsten ein wärmebehandelter, kohlenstoffreicher Stahl in der "Standard Ausführung" Verwendung findet.

Beim Vergleich der Festigkeit von Zylinderstiften aus kohlenstoffarmem Stahl mit Spiralspannstiften "Standard Ausführung" aus kohlenstoffreichem Stahl erzielen Spiralspannstifte ein besseres Ergebnis. Die Gründe hierfür sind zum einen die Materialmenge des Spiralspannstifts und zum anderen die Wärmebehandlung des Materials. Die Wärmebehandlung verbessert die Festigkeit und Flexibilität des Spiralspannstifts und führt zu einer (durchschnittlich) über 15 % höheren Festigkeit des Spiralspannstifts gegenüber Zylinderstiften (Tabelle 1).

STIFTDURCHMESSER	ZYLINDERSTIFTE AUS KOHLENSTOFFARMEM STAHL	SPIRALSPANNSTIFTE AUS KOHLENSTOFFREICHEM STAHL	HÖHERE FESTIGKEIT ALS ZYLINDERSTIFTE in %
STIFTDURCHMESSER	SCHERFESTIGKEIT IN KN (ZWEISCHNITTIG)		HÖHERE FESTIGKEIT ALS ZYLINDERSTIFTE in %
1,5	1,2	1,45	+20,8
2	2,2	2,5	+13,6
2,5	3,5	3,9	+11,4
3	5	5,5	+10,0
4	8,8	9,6	+9,1
5	13,8	15	+8,7
6	19,9	22	+10,5
8	31,2	39	+25,0
10	48,7	62	+27,3
12	70,2	89	+26,8

Tabelle 1:
Festigkeit der Spiralspannstifte "Standard Ausführung" im Vergleich zu Zylinderstiften

Einer der Hauptvorteile von Spiralspannstiften gegenüber Zylinderstiften besteht in der Verfügbarkeit von Spiralspannstiften in drei Ausführungen. Somit kann der Konstrukteur die für seine jeweiligen Bauteilwerkstoffe und Anwendungsanforderungen ideale Kombination aus Festigkeit, Flexibilität und Durchmesser wählen. Ordnungsgemäße Entwürfe stellen sicher, dass der Spiralspannstift stark genug ist, die während des Einsatzes in die Baugruppe auftretenden Kräfte aufzunehmen, und flexibel genug, um eine Beschädigung der Bohrung zu verhindern. Der Spiralspannstift verteilt statisch und dynamisch auftretende Lasten gleichmäßig und ohne punktuelle Spannungskonzentrationen über den gesamten Querschnitt. Flexibilität und Scherfestigkeit bleiben unabhängig von der Belastungsrichtung erhalten. Daher ist es zur Maximierung der Leistungsfähigkeit für den Spiralspannstift unerheblich, in welche Richtung er bei der Montage in die Bohrung eingeführt wird.

In dynamischen Baugruppen führen Stoßbelastungen und Verschleiß oft zum Ausfall. Spiralspannstifte bleiben nach dem Einbau flexibel und bilden innerhalb der Baugruppe eine aktive Komponente. Die stoß- und schwingungsdämpfende Wirkung des Spiralspannstifts verhindert Schäden an der Bohrung und verlängert letztlich die Lebensdauer einer Baugruppe.

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