Schrumpfen bzw. Aufschrumpfen
Das Schrumpfen bzw. Aufschrumpfen bezeichnet ein Fügeverfahren, welches auf dem Prinzip der Wärmeausdehnung basiert. Es kommt besonders häufig im Maschinenbau zum Einsatz und kann mit weiteren Fügeverfahren, wie etwa dem Kalt- oder Eindehnen kombiniert werden. Beim Schrumpfen bzw. Aufschrumpfen entstehen nahtlose, dauerhafte Verbindungen, die selbst stärksten Beanspruchungen standhalten können. Entsprechend erweist sich das Schrumpfen in vielen industriellen Bereichen als lohnenswerte Alternative zu Fügeverfahren, bei denen Materialverletzungen stattfinden (zum Beispiel Löten, Schrauben oder Schweißen).
Wie funktioniert das Schrumpfen bzw. Aufschrumpfen?
Dem industriellen Fügeverfahren des Schrumpfens liegt ein einfaches physikalisches Prinzip zugrunde: Bestimmte Materialien dehnen sich bei hohen Temperaturen aus und ziehen sich bei Kälte wieder zusammen. Um also zwei Bauteile über das Schrumpfen miteinander zu verbinden, wird eines der beiden Bauteile bis zu dem Grad erwärmt, an dem es sich ausdehnt. Anschließend wird das gedehnte und erwärmte Bauteil über das nicht erwärmte Bauteil gezogen und abgekühlt. Mit sinkenden Temperaturen schrumpft das zuvor erhitzte Bauteil zu seiner ursprünglichen Größe zusammen und umschließt seinen Fügepartner dabei dauerhaft und fest. Diese Verbindung kann erst wieder gelöst werden, wenn das Bauteil erneut erhitzt wird. Hierbei gilt es zu beachten, dass nur das äußere, umschließende Bauteil erwärmt wird. Dehnt sich das umschlossene Bauteil ebenfalls aus, kommt es nicht zu einer Lösung der Schrumpfverbindung. Dies wird in der Regel mithilfe von Induktionserwärmung erreicht, weil diese die Bauteile punktgenau und materialschonend erhitzen kann
Wo wird das Schrumpfen angewendet?
Das Schrumpfen wird normalerweise nur in Verbindung mit Metallteilen angewendet. Da sichergestellt werden muss, dass die Materialeigenschaften nach dem Ausdehnen und Erkalten auf gleichem Niveau stabil bleiben, sind andere Materialien für das Schrumpfen nicht geeignet. Durch Aufschrumpfen miteinander verbunden werden häufig Ringe, Zahnräder, Wellen oder Rohre. Besondere Einsatzgebiete dieses Fügeverfahrens finden sich neben dem Maschinenbau auch im Schiffbau, der Automobilindustrie sowie der Luft- und Raumfahrttechnik. Ein klassisches Beispiel ist die Herstellung von Eisenbahnrädern, bei denen Radreifen und Welle über das Aufschrumpfen dauerhaft und stabil gefügt werden. Auch viele Werkzeuge werden mittlerweile mit einer Schrumpftechnik ausgestattet: Auf diese Weise lassen sich beispielsweise Aufsätze im Futter präzise befestigen.
Welche Vor- und Nachteile besitzt das Schrumpfen?
Das Schrumpfen bzw. Aufschrumpfen ist ein relativ simpel aufgebautes Fügeverfahren, bei dem keine zusätzlichen Hilfsmittel wie Klebstoffe benötigt werden. Darüber hinaus finden keine Materialverletzungen statt. Die beim Schrumpfen entstehende Verbindung ist stabil und dauerhaft, kann jedoch durch erneutes gezieltes Erwärmen des Fügepartners auch wieder gelöst werden. Allerdings ist das Verfahren ausschließlich für Metalle geeignet, die sich bei Wärme ausdehnen können, ohne dabei an Materialeigenschaften einzubüßen. Deshalb muss beim Schrumpfen unbedingt auf die Einhaltung der korrekten Temperaturen geachtet werden. Überdies ist eine gleichmäßige Erwärmung entscheidend, damit es nicht zu unterschiedlichen Ausdehnungsgraden und damit zu Materialverzug kommt.