TY - BOOK

T1 - Betriebsverhalten höchstfester Aluminiumschrauben in thermisch belasteten Magnesiumkomponenten

AU - Gerstmayr, Gerhard Franz

N1 - gesperrt bis 13-01-2015

PY - 2010

Y1 - 2010

N2 - Das Ziel dieses Forschungsprojektes ist die Ermittlung der Gebrauchseigenschaften höchstfester Gewindefurchschrauben aus Aluminium in thermisch belasteten Magnesiumwerkstoffen. Relevante Aspekte wie der Vorspannkrafterhalt im Schraubverband sowie der Korrosionswiderstand der verwendeten Werkstoffe werden evaluiert. Entscheidend für den Vorspannkrafterhalt ist das Kriechverhalten der verwendeten Magnesiumlegierungen AZ91 und AE44 sowie der Aluminiumschraube Taptite2000 EN AW 7075 in unterschiedlichen Wärmebehandlungs- und Endbearbeitungszuständen. Aufbauend auf diesen Erkenntnissen wird das Relaxationsverhalten des Schraubverbandes auf Basis von Ersatzprüfkörpern bei erhöhter Temperatur im Bereich von 120 °C bis 150 °C untersucht, und der Einfluss unterschiedlicher maßgeblicher Parameter, wie Kernlochgröße und thermische Beständigkeit der Magnesium- und Aluminiumlegierungen, quantifiziert. Da zahlreiche Komponenten im Betrieb einer zyklischen mechanischen Beanspruchung unterliegen, wird weiters der Einfluss einer überlagerten Betriebslast auf die Entwicklung der Vorspannkraft betrachtet. Versuche an Prototypenverteilergetrieben ermöglichen eine Bewertung des Relaxationsverhaltens an Hand einer realen Komponente. Bei dem hier untersuchten Schraubverband werden unterschiedliche Materialien miteinander verbunden, weshalb das galvanische Korrosionsverhalten zu beachten ist. Zusätzlich ist bei höchstfesten Aluminiumlegierungen der 7xxx Klasse die Anfälligkeit gegenüber Spannungsrisskorrosion in Betracht zu ziehen. An Hand von Auslagerungsversuchen in einer Salzsprühkammer wird das galvanische Korrosionsverhalten von Stahl- und Aluminiumschrauben mit unterschiedlichen Korrosionsschutzsystemen in der Magnesiumlegierung AZ91 untersucht. Das Spannungsrisskorrosionsverhalten der höchstfesten Aluminiumschraube EN AW 7075 in unterschiedlichen Mutternmaterialien ist Teil der Untersuchungen, um den geschwindigkeitsbestimmenden Korrosionsmechanismus bei Spannungsrisskorrosion in Aluminiumlegierungen zu bestimmen. Ein Simulationsmodell, welches den Prozess des Gewindefurchens, den Aufbau der Vorspannkraft nach Kopfauflage sowie den Vorspannkraftabbau bei erhöhter Temperatur abbildet, soll das Verständnis über das Verhalten des Schraubverbandes verbessern. Dieses Modell wird an Hand von Vergleichen mit Versuchsergebnissen von statischen Verschraubversuchen und Relaxationsuntersuchungen bewertet.

AB - Das Ziel dieses Forschungsprojektes ist die Ermittlung der Gebrauchseigenschaften höchstfester Gewindefurchschrauben aus Aluminium in thermisch belasteten Magnesiumwerkstoffen. Relevante Aspekte wie der Vorspannkrafterhalt im Schraubverband sowie der Korrosionswiderstand der verwendeten Werkstoffe werden evaluiert. Entscheidend für den Vorspannkrafterhalt ist das Kriechverhalten der verwendeten Magnesiumlegierungen AZ91 und AE44 sowie der Aluminiumschraube Taptite2000 EN AW 7075 in unterschiedlichen Wärmebehandlungs- und Endbearbeitungszuständen. Aufbauend auf diesen Erkenntnissen wird das Relaxationsverhalten des Schraubverbandes auf Basis von Ersatzprüfkörpern bei erhöhter Temperatur im Bereich von 120 °C bis 150 °C untersucht, und der Einfluss unterschiedlicher maßgeblicher Parameter, wie Kernlochgröße und thermische Beständigkeit der Magnesium- und Aluminiumlegierungen, quantifiziert. Da zahlreiche Komponenten im Betrieb einer zyklischen mechanischen Beanspruchung unterliegen, wird weiters der Einfluss einer überlagerten Betriebslast auf die Entwicklung der Vorspannkraft betrachtet. Versuche an Prototypenverteilergetrieben ermöglichen eine Bewertung des Relaxationsverhaltens an Hand einer realen Komponente. Bei dem hier untersuchten Schraubverband werden unterschiedliche Materialien miteinander verbunden, weshalb das galvanische Korrosionsverhalten zu beachten ist. Zusätzlich ist bei höchstfesten Aluminiumlegierungen der 7xxx Klasse die Anfälligkeit gegenüber Spannungsrisskorrosion in Betracht zu ziehen. An Hand von Auslagerungsversuchen in einer Salzsprühkammer wird das galvanische Korrosionsverhalten von Stahl- und Aluminiumschrauben mit unterschiedlichen Korrosionsschutzsystemen in der Magnesiumlegierung AZ91 untersucht. Das Spannungsrisskorrosionsverhalten der höchstfesten Aluminiumschraube EN AW 7075 in unterschiedlichen Mutternmaterialien ist Teil der Untersuchungen, um den geschwindigkeitsbestimmenden Korrosionsmechanismus bei Spannungsrisskorrosion in Aluminiumlegierungen zu bestimmen. Ein Simulationsmodell, welches den Prozess des Gewindefurchens, den Aufbau der Vorspannkraft nach Kopfauflage sowie den Vorspannkraftabbau bei erhöhter Temperatur abbildet, soll das Verständnis über das Verhalten des Schraubverbandes verbessern. Dieses Modell wird an Hand von Vergleichen mit Versuchsergebnissen von statischen Verschraubversuchen und Relaxationsuntersuchungen bewertet.

KW - Magnesium Aluminium Corrosion Bolts Self-tapping Creep Relaxation Bolted joint thermal load

KW - Magnesium Aluminium Korrosion Schrauben Gewindefurchen Kriechen Relaxation Verschraubung thermische Belastung

M3 - Dissertation

ER -