Auslegung von Schließringbolzenverbindungen bei Mischbauweisen unter thermischer Beanspruchung

Schließringbolzenverbindungen stellen auch in Mischbauweisen unter thermischer Beanspruchung eine sichere und effiziente Verbindungstechnologie dar. Im Rahmen dieses Projektes wurden Standard-Schließringbolzen im Stahl-Aluminium-Mischbau eingesetzt und unterschiedlichen Temperaturbeanspruchungen zwischen RT und 180°C unterzogen. Der Klemmkraftverlust in der Verbindung infolge einmaliger Erwärmung auf 180°C beträgt 14...21% der nach dem Setzen vorhandenen Ausgangswerte.

Nach 3...5 wiederholten Erwärmungen auf 160°C stellte sich ein Gleichgewicht ein, so dass kein weiterer Klemmkraftverlust zu verzeichnen war. Es wurde nachgewiesen, dass die aus der Temperaturbeaufschlagung resultierende Klemmkraftreduktion nicht zur Verringerung der Verbindungsfestigkeit führt. Auch für die untersuchten Mehrpunktproben wurde keine signifikante Beeinflussung der Proben wie auch der Verbindungselemente hinsichtlich Deformation und Verbindungsfestigkeit infolge der Temperaturbeanspruchung festgestellt. Die FE-Berechnungsergebnisse des Beanspruchungs- und Deformationsverhaltens einer Schließringbolzenverbindung in einer Stahl-Aluminium-Mischbauweise zeigten eine befriedigende bis gute Übereinstimmung mit den experimentell ermittelten Resultaten.

Mit der FE-Simulation ergeben sich auch weitere Untersuchungsmöglichkeiten zum Einfluss unterschiedlicher Parameter auf die Tragverhaltenseigenschaften von Schließringbolzen-Verbindungen, z.B. Variation der Materialstärken des Bauteiles, der Festigkeitswerte sowie geometrischer Daten von Bolzen und Schließring und der Reibbeiwerte der Kontaktpartner bei praxisrelevanten Beschichtungen. Für eine weitere Verbesserung der Auslegung mechanisch gefügter Mischverbindungen hinsichtlich Leichtbau und höherer Zuverlässigkeit haben die Finite-Elemente-Berechnungen ein erhebliches Potential aufgezeigt.