Ungleiches Miteinander. Bauteilauslegung: Fid-Bau Portal

Ungleiches Miteinander. Bauteilauslegung

Vasic, Vasilije

Das Altern und Kriechen von Kunststoffen erschwert ein optimales Zusammenführen mit anderen Werkstoffen. Überdimensionierungen auf der einen Seite, Produktversagen auf der anderen können die Folgen sein. Anhand einer geschraubten Kunststoff-Beton-Verbindung mit selbstfurchender Schraube in einer Waschmaschine wird der Weg zur bestmöglichen Auslegung verfolgt. Mit der Konstruktionslösung, zwischen Schraubenkopf und Unterlegscheibe eine zusätzliche (kegelförmige) Federscheibe zur Entlastung des Kunststoffteils zu klemmen, werden unerwünschte Spannungsrelaxation und Losdrehen der Verbindung aufgrund von dynamischen Belastungen vermieden. Am allgemeinen Verspannungsschaubild kann die Reduzierung der Vorspannkraft für den Montage- und den Betriebszustand abgelesen werden. In die experimentelle Überprüfung fließt dann das zeitabhängige Verhalten der Polymere mit ein. Eine ermittelte Masterkurve beschreibt das Kriechen über der Zeit. Die Kurve selbst wird empirisch aus verschiedenen Modulverläufen bei unterschiedlichen Temperaturen im jeweils gleichen Zeitrahmen und dem jeweils dazugehörigen Verschiebungsfaktor bestimmt. Das resultierende Kriechmodul bietet relevante Informationen über die Vorspannungssenkung und Verbindungslockerung bei der Betriebsdauer und -temperatur, die im Normalfall bei der Berechnung fehlt. Zudem kann eine Aussage über eine zu erwartende Lebensdauer getroffen werden. Bei der Entwicklung eines Verbindungskonzeptes müssen zusammenfassend folgende Kriterien berücksichtigt werden: der Anfangskriechwert des Kunststoffs, die Bewertung des erwarteten Maximalwerts für das Kriechmodul und die Vorspannkraft am Ende der Produktlebensdauer, die kunststoffspezifischen Eigenschaften bei unterschiedlichen Betriebstemperaturen und daraus resultierend die angepassten Schraubverbindungsverhältnisse und der Zusammenhang von Schraubverbindungskraft und Materialeigenschaften des Polymers.