Neugestaltung der Deckbefestigungen für Kompakttraktoren behebt Verbindungsfehler

Es kann schwierig sein, die Ursache zu ermitteln, wenn ein Konstruktionsaspekt in der Anwendung nicht richtig funktioniert. Selbst bei einer einzigen Komponente in einem Produkt können eine Vielzahl von Faktoren seine Leistung beeinflussen, sodass oft ein methodischer Ansatz und ein fachmännisches Auge erforderlich sind, um die wahre zugrunde liegende Ursache zu identifizieren. Wenn das Problem erst nach Lieferung des fertigen Produkts auftritt, können Gewährleistungsansprüche einen zusätzlichen finanziellen Druck auf ein Unternehmen ausüben; Verständlicherweise stellt dies zusätzliche Anforderungen an die Ingenieure, um das gesamte Konstruktionsproblem schnell anzugehen.

Genau in dieser Situation befand sich ein Hersteller von Kompakttraktoren, der aufgrund eines defekten Gelenks mit Garantieansprüchen konfrontiert wurde. Bei der betreffenden zugehörigen Komponente handelte es sich um eine galvanisch verzinkte gewindeformende Deckschraube, die am Chassis des Traktors befestigt war und alle mechanischen und dimensionalen Inspektionen bestanden hatte. Diese Schraube wurde mit einer Unterlegscheibe mit großem Durchmesser und einem Distanzstück aus Pulvermetall gepaart, das in den Verbindungsgriff eingearbeitet wurde, um eine Überkompression zu verhindern. Das Gelenk versagte kurz nach der Lieferung, was zu Garantieansprüchen führte. Daher begannen die Ingenieurteams mit der Demontage eines kompakten Traktordecks, um die Ursache und eine mögliche Lösung zu ermitteln.

In Zusammenarbeit mit seinem externen Dienstleister und Vertreiber von Verbindungselementen, Optimas Solutions, begann der Hersteller mit der Bewertung der Montage. Es wurde schnell festgestellt, dass der Abstandshalter falsch ausgerichtet war, was ihm die Möglichkeit bot, einen Teil des Kunststoffbelags abzuscheren. Um das Problem weiter zu verschlimmern, verteilte das Design des extrudierten Zylinders (der die Unterlegscheibe aufnahm) die Last nicht gleichmäßig, wodurch das Deck und die Schraube stärker belastet wurden und ein Versagen der Verbindung begünstigt wurde.

Tim Day, Anwendungsingenieur bei Optimas, erklärt die nächsten Schritte: „Wir mussten versuchen, die Ursache der Ausfälle zu identifizieren. Die Bruchflächen der ausgefallenen Schrauben schienen auf ein Versagen durch Wasserstoffversprödung hinzuweisen, aber keines der Produktionslose oder irgendwelche an ihnen durchgeführten Tests ergab eine Korrelation, dass eine prozessinduzierte Versprödung die Ursache war. Anschließend haben wir herausgefunden, dass die Schrauben bei der Montage höchstwahrscheinlich auf Biegung belastet wurden, was auf den ungleichmäßigen Sitz von Scheibe und Distanzstück zurückzuführen war. Schließlich konnten wir feststellen, dass wir aufgrund der fehlerhaften Konstruktion der Verbindung mit einem Spannungskorrosionsproblem konfrontiert waren.“

Gemeinsam schlugen die Ingenieurteams die Lösung vor. Die Schraube wurde so umgestaltet, dass sie eine integrierte Schulter enthält, die den Abstandshalter aus Pulvermetall entfernt und die Montage vereinfacht. Als nächstes wurde die Beschichtung der Schraube selbst von einer galvanischen Verzinkung auf ein kathodisches E-Coat-Verfahren umgestellt, wodurch das Versprödungsrisiko so gut wie beseitigt und die Spannungskorrosionseigenschaften verbessert wurden. Die Wärmebehandlung der Schraube wurde ebenfalls von Einsatzhärtung auf Durchhärtung geändert, mit einer induktionsgehärteten Spitze zum Gewindeformen. Dies diente dazu, die Möglichkeit einer Gehäuserissbildung oder Spannungskorrosion weiter zu verringern. Schließlich wurde die lasttragende Oberfläche neu gestaltet, um die Notwendigkeit für die Unterlegscheibe zu beseitigen und eine gleichmäßige Belastung bei der Anwendung zu fördern, wodurch die zugrunde liegende Ursache behoben wurde.

Der Hersteller implementierte die Lösung fortan in seinen Kompakttraktoren, was die Flut von verzögerten Gelenkausfällen und damit verbundenen Gewährleistungsansprüchen sofort eindämmte. Infolgedessen stand das Unternehmen unter geringerem finanziellem Druck, was die Rentabilität seiner Geschäftstätigkeit erhöhte. Darüber hinaus bedeutete die neue Schraube mit integrierter Schulter, dass zwei separate Teilenummern aus der Stückliste (Bill of Materials, BoM) des Kompakttraktors entfernt und die Produktionseffizienz gesteigert werden konnten. Dies trug dazu bei, die Lieferanforderungen für dieses kompakte Traktormodell zu konsolidieren und die Lieferkette zu vereinfachen.

Kleine Konstruktionsfehler können zu großen Herausforderungen führen, da das Problem möglicherweise erst entdeckt wird, wenn das Produkt den Händler oder Kunden erreicht. Bei einer Anwendung, bei der Haltbarkeit von größter Bedeutung ist, wie etwa bei einem Kompakttraktor, verschärfen sich die Probleme einfach. Indem das Problem jedoch so früh wie möglich mit geeigneten Komponentenlösungen gelöst wird, kann dem Ausfall mit zusätzlichen Vorteilen begegnet werden, die über die Gewährleistung der Produktqualität hinausgehen. In diesem Fall vermied die Lösung zusätzliche, potenziell schädliche Garantieansprüche und stellte sicher, dass der Ruf des Herstellers insgesamt nie gefährdet war.