Einfluss von Eigenspannungen auf die Ermüdungsfestigkeit großer Schrauben

Schrauben als Verbindungsmittel unterliegen der Alterung. Zyklische Dauerbelastung kann zum Ermüdungsversagen im Gewinde führen.
Das Herstellungsverfahrens (gerollt, geschnitten, vergütetet, verzinkt) beeinflusst die Ermüdungsfestigkeit. Beim Aufrollen des Gewindes werden im Gewindegrund Druckeigenspannungen eingebracht, der Werkstoff wird lokal stark kaltverfestigt.
Die vorliegende Arbeit untersucht am Bauteil ‚schlussgerollte HV-Schraube‘ umformtechnisch induzierte Eigenspannungen aus dem Gewindeherstellungsprozess, ebenso Auswirkungen auf die Ermüdungsfestigkeit. Mit den Daten und Erkenntnissen wird ein örtliches Simulationskonzept formuliert.
Erstmals wird eine umfassende Datenbasis von Wöhlerlinien an großen schlussgerollten und schlussgerollt, feuerverzinkten M 36 und M 48 HV-Schrauben der Festigkeitsklasse 10.9 erstellt.
An unbelasteten und zyklisch belasteten schlussvergüteten, feuerverzinkten M 24 HV-Schrauben sowie an schlussgerollten, feuerverzinkten M 36 HV Schrauben werden mit Neutronendiffraktometrie Eigenspannungstiefenverläufe bestimmt.
Eine Studie zur Berechnung schlussgerollter HV-Schrauben wird nach dem Kerbdehnungskonzept durchgeführt. Die Simulation des Umformprozesses erreicht eine gute Wiedergabe der Gewindegeometrie. Der Eigenspannungsverlauf entspricht qualitativ den gemessenen Verläufen. Die Modellierungsprobleme werden analysiert, die Anforderungen für eine bessere Berücksichtigung von Eigenspannungen formuliert.