Der Schädigungsmechanismus der Vorspannkraftrelaxation von Schraubenverbindungen führt zu einer Reduktion der Restvorspannkraft im Betrieb und damit im schlimmsten Fall zu einem vollständigen Funktionsverlust der Verbindung.
Dabei nimmt die Gefahr der Vorspannkraftrelaxation bei Einsatz temperatursensitiver Leichtbaumaterialien wie Aluminium in Klemm- und Muttergewindekörpern – insbesondere in Verbindung mit hoch ausgenutzten Stahlschrauben – stark zu. Derzeit gibt es weder eine Möglichkeit zur Abschätzung des zu erwartenden Vorspannkraftverlusts noch Gestaltungshinweise zur Minimierung der Vorspannkraftrelaxation.
In dieser Arbeit werden daher praxisrelevante Einfl ussfaktoren auf das Vorspannkraftrelaxationsverhalten von Leichtbauschraubenverbindungen systematisch untersucht. Gegenstand der experimentellen Reihenuntersuchungen sind die Einflussfaktoren Temperatur, Montagevorspannkraft, Klemmlänge, Außendurchmesser, Einschraubtiefe, Kontaktstellenrauheit sowie Werkstoffwahl von Schraube, Klemmteil und Muttergewindebauteil. Erstmalig wird dabei die Bauteilstauchung mithilfe eines in dieser Arbeit entwickelten, optisch-mechanischen Verfahrens betrachtet, um die Vorspannkraftrelaxationsbeiträge von Schraube, Klemmteil und Muttergewindebauteil ermitteln zu können. Aus den gewonnenen Erkenntnissen werden Handlungsempfehlungen zur Auslegung abgeleitet, die eine einfache und praxisrelevante Optimierung von temperaturbelasteten Schraubenverbindungen im Leichtbau ermöglichen.
Aktualisiert: 2022-06-09
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Die Organoblech-Technologie zeichnet sich durch ein hohes Leichtbaupotenzial und vor allem effiziente Verarbeitungsverfahren aus. Während der Umformung auftretende Oberflächendefekte an den Bauteilen führen allerdings zu einer Einschränkung der möglichen Einsatzgebiete. Um diese Fehlstellen zu vermeiden, ist eine komplizierte Temperaturführung während des Thermoformprozesses notwendig, wobei eine Anpassung der Halbzeug- sowie Werkzeugtemperatur in den meisten Fällen nicht möglich ist. Um die für die Oberflächenfehler verantwortliche Auskühlung des Organoblechs zu reduzieren, können wärmedämmende Werkzeugbeschichtungen eingesetzt werden. Diese sollen den Temperaturverlust während des Thermoformens verhindern und somit zu einer Steigerung der Oberflächenqualität führen. Der vorliegende Beitrag untersucht in diesem Zusammenhang am Beispiel eines Umformprozesses den Einfluss der Prozessparameter sowie ausgewählter Werkzeugbeschichtungen auf die Oberflächenqualität der Organoblech-Bauteile.
Aktualisiert: 2022-02-07
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