Kernthesen
- Die durch Beschichtungen hervorgerufenen gesteigerten Vorspannkraftverluste sollten zwingend im Nachweis der jeweiligen Verbindung berücksichtigt werden.
- Die messtechnische Ermittlung von Vorspannkraftverlusten und Setzbeträgen erfordert besondere Aufmerksamkeit. Insbesondere die üblicherweise verwendeten Dehnmessstreifen können durch das Auftreten von Kriecherscheinungen die Messergebnisse beeinflussen.
- Die im Forschungsvorhaben entwickelte Messmethodik erlaubt eine isolierte Ermittlung des Einflusses einer Beschichtung innerhalb einer Trennfuge.
Zusammenfassung
Gegenstand des öffentlich geförderten IGF-Projekts 01IF21618N „Vorgespannte Verbindungen an endbeschichteten Bauteilen für Anwendungen im Maschinen- und Schienenfahrzeugbau" ist die Untersuchung des Einflusses von Beschichtungen auf Vorspannkraftverluste in mechanisch gefügten Verbindungen.
Hierzu wurden Versuche im Betrieb eines Schienenfahrzeugs, Versuche an praxisnahen Prüfkörpern sowie Versuche an vereinfachten Prüfkörpern durchgeführt. Die Untersuchungen erlauben hierdurch die Ableitung des Beschichtungseinflusses auf drei verschiedenen Abstraktionsebenen. Während das Monitoring des Schienenfahrzeugs Rückschlüsse auf den Einfluss realer Betriebslasten ermöglicht und die Versuche an praxisnahen Prüfkörpern die Tendenzen hinsichtlich der vielfältigen überlagerten Einflussgrößen aufzeigen, kann anhand des vereinfachten Prüfkörpers der Einfluss einer Beschichtung innerhalb einer Trennfuge gegenüber der metallisch blanken Trennfuge isoliert ermittelt werden.
Gegenstand des Vortrags sind darüber hinaus die Erkenntnisse, die im Laufe des Projektes hinsichtlich der messtechnischen Erfassung von Vorspannkraftverlusten und Setzbeträgen gesammelt werden konnten.
Darstellung des Nutzens für KMU
Mechanisch vorgespannte Verbindungen beschichteter Bauteile bilden im durch kleine und mittelständische Unternehmen geprägten Anwenderkreis aus Maschinen-, Fahrzeug- und Schienenfahrzeugbau vielfach eine relevante Schlüsseltechnologie.
Aufgrund mangelnder Kenntnisse hinsichtlich des Einflusses von Beschichtungen im Kraftfluss der Verbindungen, müssen jedoch vielfach zeit- und kostenintensive Zusatzmaßnahmen, wie das Maskieren von Oberflächen, das nachträgliche Wiederaufbringen von Beschichtungen oder regelmäßiges Nachspannen in Kauf genommen werden, wodurch die bestehenden Potenziale nicht in vollem Umfang genutzt werden können.
Vor diesem Hintergrund liefert das Forschungsvorhaben Erkenntnisse zum Beschichtungseinfluss auf der Ebene der einzelnen Trennfuge, sowie im Kontext des realen Anwendungsfalls. Potenziellen Anwendern bzw. insbesondere KMU, welche nicht über ausreichend eigene Untersuchungen/Erfahrungen verfügen, wird eine Methode geboten, den Einfluss einer Beschichtung gegenüber der gestrahlten Trennfuge zu ermitteln.
Gleichzeitig liefert das durchgeführte Monitoring wertvolle Daten zur Bewertung der Rolle der Vorspannkraftverluste an beschichteten Bauteilen über die Laboruntersuchungen hinaus auch in der praktischen Anwendung.
Projekt
IGF 01IF21618N - EFB/218 – Laufzeit 01.02.2021-31.07.2024
Referent: M. Sc. Fritz Wegener, Fraunhofer-Institut für Großstrukturen in der Produktionstechnik Rostock
