Fraunhofer-Institut für Großstrukturen in der Produktionstechnik IGPHerstellung und Einsatz schergeschnittener Löcher in mechanisch gefügten Verbindungen unter Verwendung höherfester Stähle im Stahlbau bei zyklischen Beanspruchungen
Sowohl im Stahl- als auch Metallbau werden vielerorts mechanische Fügeverbindungen wie Schrauben-, Vollniet- und Schließringbolzenverbindungen eingesetzt. Die Notwendigkeit der Lochherstellung ist allen genannten Fügetechnologien gemein.
Problemstellung
Das Fertigungsverfahren Scherschneiden, welches zur Vorlochherstellung geeignet ist, wird durch normative Regelungen oftmals ausgeschlossen. Die wirtschaftlichen Vorteile dieses Verfahrens bleiben damit ungenutzt. Dieses generelle Verbot ist in Anerkennung neuer und qualifizierter Scherschneidmethoden zu überdenken. Durch die Anwendung neuartiger Scherschneidmethoden mit optimierten Schnittparametern sowie modifizierten Stempel- und Matrizengeometrien wird auf die Maximierung des Glattschnittanteils an der Lochwand abgezielt. Damit sollen die Nachteile hinsichtlich des Sprödbruch- und Ermüdungsverhaltens gegenüber gebohrten Löchern ausgeglichen werden.
Zielstellung
Die Projektbearbeitung verfolgt folgende Ziele:
- Qualifizieren des Scherschneidens durch Definition der Fertigungsparameter für Löcher in hochfesten Stählen
- Nachweis der Qualifizierung des Scherschneidens durch quasi-statische Traglastversuche und Schwingfestigkeitsuntersuchungen an Lochstäben. Als Referenz gilt das gebohrte Loch.
- Nachweis der Qualifizierung des Scherschneidens an Scher-/Lochleibungs- und gleitfest vorgespannten Verbindungen. Als Referenz gelten Verbindungen mit gebohrten Löchern.
Nutzen
Mit der Qualifizierung des Scherschneidens wird für KMU ein erheblicher Beitrag zur Senkung der Produktionskosten und Verkürzung der Prozesszeiten bei der Bauteilfertigung geleistet. Daneben können Ingenieurbüros die Ergebnisse zur kostenoptimierten Planung von Stahlbaukonstruktionen heranziehen. Das Vorhaben wird umfassende Erkenntnisse zur Erweiterung der Ausführungsregeln des Stahlbaus liefern. Die Ergebnisse sind zusätzlich in den Nutz-, Trailer- und Schienenfahrzeugbau, in dem zumeist KMU vertreten sind, übertragbar.