Federstifte werden in vielen Baugruppen aus unterschiedlichen Gründen eingesetzt: als Scharnierstifte und Achsen, zum Ausrichten von Komponenten oder einfach zum Befestigen mehrerer Komponenten. Federstifte werden durch Walzen und Formen eines Metallstreifens in eine zylindrische Form hergestellt, die radiale Kompression und Rückstellung ermöglicht. Bei richtiger Anwendung sorgen Federstifte für zuverlässige, robuste Verbindungen mit hervorragender Haltekraft.
Beim Einbau werden die Federstifte zusammengedrückt und passen sich der kleineren Aufnahmebohrung an. Der zusammengedrückte Stift übt dann eine radiale Kraft nach außen auf die Bohrungswand aus. Die Fixierung erfolgt durch die Kompression und die daraus resultierende Reibung zwischen Stift und Bohrungswand. Daher ist der Oberflächenkontakt zwischen Stift und Bohrung entscheidend.
Eine Erhöhung der Radialspannung und/oder der Kontaktfläche kann die Retention optimieren. Ein größerer, schwerer Stift weist eine geringere Flexibilität auf, wodurch die installierte Federkraft bzw. Radialspannung höher ist. Spiralspannstifte bilden die Ausnahme von dieser Regel, da sie in verschiedenen Ausführungen (leicht, normal und schwer) erhältlich sind und so innerhalb eines bestimmten Durchmessers ein größeres Spektrum an Festigkeit und Flexibilität bieten.
Es besteht eine lineare Beziehung zwischen Reibung/Haltekraft und der Eingriffslänge eines Federstifts in einer Bohrung. Daher führt eine Vergrößerung der Stiftlänge und der daraus resultierenden Kontaktfläche zwischen Stift und Aufnahmebohrung zu einer höheren Haltekraft. Da aufgrund der Fase am äußersten Stiftende keine Haltekraft vorhanden ist, ist es wichtig, die Fasenlänge bei der Berechnung der Eingriffslänge zu berücksichtigen. Die Fase des Stifts sollte sich zu keinem Zeitpunkt in der Scherebene zwischen den Passbohrungen befinden, da dies zu einer Umwandlung der Tangentialkraft in eine Axialkraft führen kann, die zu einem „Wandern“ oder einer Stiftbewegung von der Scherebene weg beitragen kann, bis die Kraft neutralisiert ist. Um dies zu vermeiden, wird empfohlen, dass das Stiftende mindestens einen Stiftdurchmesser über der Scherebene liegt. Dieser Zustand kann auch durch konische Bohrungen verursacht werden, die die Tangentialkraft ebenfalls in eine Bewegung nach außen umwandeln können. Daher wird empfohlen, Bohrungen ohne Konizität zu verwenden. Falls eine Konizität erforderlich ist, sollte diese unter 1° liegen.
Federstifte nehmen an Stellen, an denen sie nicht durch das Trägermaterial gestützt werden, einen Teil ihres ursprünglichen Durchmessers wieder ein. Bei Ausrichtungsanwendungen sollte der Federstift zu 60 % seiner Gesamtlänge in die ursprüngliche Bohrung eingeführt werden, um seine Position dauerhaft zu fixieren und den Durchmesser des hervorstehenden Endes zu kontrollieren. Bei Scharnieren mit freier Passung sollte der Stift in den äußeren Elementen verbleiben, sofern die Breite dieser Stellen mindestens 1,5-mal so groß ist wie der Stiftdurchmesser. Wird diese Richtlinie nicht eingehalten, kann es sinnvoll sein, den Stift im Mittelteil zu belassen. Bei Scharnieren mit Reibungspassung müssen alle Scharnierkomponenten mit passenden Bohrungen versehen sein und jedes Bauteil, unabhängig von der Anzahl der Scharniersegmente, muss den Stift optimal greifen.
Veröffentlichungszeit: 11. Januar 2022