Bewertung von Einflussfaktoren auf das Montage- und Ermüdungsverhalten gewindefurchender und metrischer Schraubenverbindungen
Fabian Krämer
Die Zuverlässigkeit und die Lebensdauer von Schraubenverbindungen hängen von vielen Einflussfaktoren ab. Diese Arbeit befasst sich mit der Identifikation und der Bewertung relevanter Einflussfaktoren auf das Montage- und Betriebsverhalten gewindefurchender und metrischer Schraubenverbindungen. In Form einer systematischen Untersuchung des Gewindefurchens werden das Einschraubverhalten praxistypischer Gewindegeometrien und Oberflächensysteme untersucht und das gefurchte Mutterngewinde charakterisiert. Die methodische Vorgehensweise stützt sich zunächst auf ein Screening repräsentativer Schraubentypen, um speziell den Einfluss der Furchspitzengeometrie als formgebendes Werkzeug zu bewerten. Die separierte Betrachtung des tribologischen Einflusses erfolgt durch Variation anwendungstypischer Oberflächenbeschichtungen und Gleitmittelsysteme. Abhängig von der Gewindeausformung wird eine analytische Berechnung der Mindesteinschraubtiefe hergeleitet. Die vergleichende Untersuchung des Ermüdungsverhaltens für gefurchte und geschnittene Mutterngewinde und die systematische Bewertung der Einflussgrößen Mutterngewindewerkstoff und Einschraubtiefe führt zu einer quantifizierten Gewichtung praxisrelevanter Einflussgrößen auf die Ermüdungsbeanspruchbarkeit. Damit ist es möglich Schraubenverbindungen anwendungsorientiert zu optimieren und die Beanspruchbarkeit zu bewerten. Mithilfe der numerischen Simulation werden Wirkmechanismen identifiziert, separiert und bewertet. Durch die methodische Vorgehenswese können insbesondere Effekte einer überelastischen Vorbelastung von Schraubenverbindungen differenziert und gewichtet werden.
