48 Verbindungstechnik EJOT SpringHead® Hoher Vorspannkrafterhalt für anspruchsvolle Anwendungen Von Prof. Dr. Ralph Hellmig, Director Technology Management Fasteners, EJOT SE & Co. KG Bei der Gestaltung einer Schraubenverbindung ist die durch die Schraube erzielte Klemmkraft ein wichtiger Designparameter. Sie sorgt dafür, dass die vorgesehenen Verbindungseigenschaften auch bei mechanischer oder thermischer Belastung erhalten bleiben. Mechanische Beanspruchungen der Verbindung äußern sich in Zusatzkräften, die bei der Auslegung berücksichtigt werden können. Thermische Belastungen können sich dagegen auf verschiedene Weise direkt auf die vorhandene Vorspannkraft der Verbindung auswirken. Einschraub- und Klemmteile – insbesondere bei der gewindefurchenden Verschraubung – bestehen in der Regel nicht aus dem Schraubenwerkstoff, der üblicherweise ein Kohlenstoffstahl ist. Häufig verwendete Materialien für Bau- und Klemmteile sind Aluminium- und Magnesiumlegierungen, Kupferwerkstoffe oder Kunststoffe. All diese Materialien haben gemeinsam, dass sie einen größeren thermischen Ausdehnungskoeffizienten als der Schraubenwerkstoff haben. Daher kommt es bei der Erwärmung einer Schraubstelle mit derartigen Werkstoffkombinationen zunächst zu einer Erhöhung der Vorspannkraft. Im Gegenzug können allerdings Relaxationseffekte ausgelöst werden, die in der Summe zu einem beschleunigten Abbau der Vorspannkraft führen. Wenn eine Schraubstelle abgekühlt wird, verringert sich durch den Effekt der unterschiedlichen thermischen Ausdehnung die Vorspannkraft. Beim Erwärmen erhöht sich die Vorspannkraft wieder. Um im Betrieb stets eine der Auslegung entsprechende Vorspannkraft in einer Verbindung zu gewährleisten, kann es daher nötig sein, ein Federelement in die Verbindung zu integrieren, um die Vorspannkraftschwankungen zu minimieren. Idealerweise wird dieses so eingebunden, dass eine automatisierte Verschraubung und Zuführung möglich ist und gleichzeitig eine hohe lokale Flächenpressung vermieden wird, da diese bei empfindlichen Werkstoffen zu Kriecherscheinungen führen kann. Ein Verbindungssystem, das diese Eigenschaften vereint, ist die sogenannte EJOT SpringHead® Schraube mit integrierter, unverlierbar aufgewalzter Unterleg- Grafiken: © EJOT n Vorspannkraftverlauf unter thermischer Belastung: Vergleich zwischen EJOT SpringHead® mit Unterlegscheibe und Linsenkopf
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