Verbindingstechnieken

Inleiding

Voor elk montageproces bestaat een optimale verbindingstechniek. De te gebruiken techniek wordt afgemeten aan de eisen die worden gesteld aan; kwaliteit van het eindproduct, beschikbare productietijd en het geld dat er te besteden is. Deze drie factoren hebben onderling een sterke wisselwerking:

De keuze voor het montageproces wordt daarnaast natuurlijk beinvloed door:

• de seriegrootte
• de te verbinden materialen en materiaaldiktes
• de constructie en daarmee ook de toegang tot de verbindingspunten
• de afmetingen en toleranties van de verbinding
• de belasting en externe invloeden waaraan de verbinding wordt blootgesteld
• de optische eisen ten aanzien van het eindproduct.

Verbindingsmethoden

Afhankelijk van bovenstaande variabelen kan er een keuze gemaakt worden uit de verschillende technieken, deze zijn ingedeeld in drie hoofd categorieen:

• Klevende verbindingen(Chemische en Fysische): Vooral toegepast in de luchtvaart-, ruimtevaart- en autoindustrie waar hoge eisen worden gesteld aan verbindingen. Echter, de automatisering van lijmprocessen gaat gepaard met hoge investeringen en reeds behandelde oppervlaktes zijn moeilijk te verbinden.
• Lasverbindingen: Worden overal toegepast, echter in alle gevallen geldt dat de materiaalkeus beperkt is, de materiaalstructuur wordt aangetast en er is altijd een nabewerking vereist.
• Mechanische verbindingen: Zeer breed toepasbaar tegen lage investeringskosten. De materiaalstructuur blijft onaangetast en oppervlaktes kunnen reeds behandeld zijn. Er komen echter wel verbindingsonderdelen en meer gereedschappen bij kijken.

Klinken

Verborg Engineering richt onder andere op de automatisering van Mechanische verbindingsprocessen in middelgrote tot grote serieproducties. Hierbij is klinken een relatief eenvoudig te automatiseren proces waardoor efficientieverbeteringen voor elk montage- / assemblageproces binnen handbereik liggen. In veel montage- en assemblageprocessen kan semi-automatisch klinken (inleggen en uitnemen van producten gebeurt handmatig) grote voordelen bieden:

• Snelle ROI (Return on investment); ook bij kleinere seriegroottes winstgevend, zie rekenvoorbeeld.
• Universeel inzetbare klinkmachine; meerdere productseries, verschillende materialen en materiaaldiktes.
• Hoge en constante montage-kwaliteit (Koni schokbrekers, AXA sloten); de verbindingen zijn identiek.
• Lage TCO (total cost of ownership); de klinkmachines zijn duurzaam en vergen weinig onderhoud.

Vergelijking van verbindingstechnieken

Hieronder staat een vergelijkingstabel, waarin onder andere resultaten van een onderzoek van Böllhoff ("Böllhoff is one of the leading suppliers of joining and assembly technologies in Europe and America.") zijn verwerkt. Verschillende verbindingstechnieken worden hier met elkaar vergeleken. Naast drie verschillende klinkmethoden zijn in deze tabel schroeven, puntlassen en lijmen opgenomen.

	Radial Riveting	Clinching	Self Pierce riveting	Screw fastening	Spot Welding	Bonding
Corrosion of coated material	Little	Little	Little	Little	High	None
Joining and strenght alteration at joining point	None	None	None	None	Yes	None
Dynamic load-resistance	Good	Very good	Very good	Less good	Less good	Very good
Crush load-resistance	Less good	Less good	Very good	Less good	Less good	Good
Static load-resistance 1. Shearing stress 2. Head Stress	Very good Very good	Good Good	Very good Very good	Very good Very good	Very good Very good	Good Good
Edges - Burring - Splinters	None	None	None	Edges	None	None
Joining consumable required	Rivet	none	Punch rivet	Nuts, bolts, washers, tap	None	Glue
Energy consumption	little	little	little	little	Very high	Very high
Materials	All solid materials	Only metals	Only metals	All solid materials	Only some metals	All solid materials
Environmentally friendly	Good	Good	Good	Good	Poor	Very poor
Handling	Simple	Simple	Simple	Simple	Simple	time consuming
Reproducibility	Very good	Very good	Very good	Good	Satifactory	Good
Dependance of joint result on surface quality	None	Little	None	Little	High	Very High
Pre-processing	Drilling	None	None	Drilling	Washing, etching	Washing, etching
Possibility of joining different materials	Very Good	Poor	Poor	Very Good	None	Very good
Possibility of joining fragile parts	Very good	None	None	Good	None	Very good
Investments	Medium	High	High	Low	Medium	Very high

Conclusie

• Radial/Orbital Riveting is zeer breed inzetbaar met controleerbare investeringen en maakt verbindingen van hoge kwaliteit mogelijk tussen vrijwel alle materialen en zelfs breekbare onderdelen.
• Clinching and Self Pierce Riveting Behoeven beiden geen voorbewerking zoal boren maar eisen wel hoge investeringen en zijn beperkt inzetbaar; beperkte materiaalkeus, geen fragile onderdelen, en lage toleranties.
• Screw Fastening is arbeidsintensief en moeilijk te automatiseren en daarom duur bij middelgrote tot grote productie series.
• Spot Welding is nog beperkter inzetbaar dan Clinching and Self Pierce Riveting. Daarnaast maken de verstoringen in materiaalstructuur deze methode niet geschikt voor montage- / assemblage van producten met enige kwaliteitseisen.
• Adhesive bonding is een nieuwe en veelbelovende verbindingstechnologie voor high-tech toepassingen en massaproductie van zeer duurzame producten. Alleen in deze productie processen zijn de enorme investeringen verantwoord.