Fostabericht P 259 - Untersuchung zum Kleben von Kegelpressverbindungen und zum Verhalten derartiger Verbindungen bei quasistatischer BeanspruchungFostabericht P 259 - Untersuchung zum Kleben von Kegelpressverbindungen und zum Verhalten derartiger Verbindungen bei quasistatischer Beanspruchung

P 259: Untersuchungen zum Kleben von Kegelpreßverbindungen und zum Verhalten derartiger Verbindungen bei quasistatischer Beanspruchung

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ISBN: 3-930621-72-X Artikelnummer: 49b0db84da6c Kategorien: ,

Beschreibung

Kegelpreßverbindungen sind innerhalb der Welle-Nabe-Verbindungen für ihre gute Momentenübertragungsfähigkeit bekannt Allerdings bedarf es im allgemeinen einer über den reibschlüssigen Preßverband hinausgehenden zusätzlichen formschlüssigen axialen Sicherung. Dieser fertigungstechnische Aufwand schlägt sich in der wirtschaftlichen Betrachtung nieder, der in diesem Fall trotz der technologischen  Vorteilhaftigkeit gegen die Wahl von Kegelpreßverbindungen sprechen kann. Durch den Einsatz von Klebstoffen läßt sich ein Verzicht auf die axialen Sicherungselemente erzielen. Somit ist eine Reduktion in bezug auf Material und fertigungstechnischem Aufwand realisierbar. Weiterhin kann der Klebstoff in seiner flüssigen Phase ein ideales Gleitmittel beim Fügen der Verbindungen darstellen. Damit wird über die genannte  Einsparung hinaus, auch eine Verminderung der erforderlichen Einpreßkräfte möglich.
In dem vorliegenden Bericht sind erste systematische Untersuchungen zum Verhalten geklebter Kegelpreßverbindungen während des Fügens und im belasteten Zustand durchgeführt worden. Die Verbindungen weisen ein Kegelverhältnis von 1:50 auf und sind mit zwei anaeroben Klebstoffsystemen gefügt worden. Für den Fügevorgang ist zunächst eine Prozeßsteuerung mit integrierter Überwachung aufgebaut worden, die die Aufnahme und vergleichende Analyse der Fügekraft-Fügeweg-Verläufe ermöglicht. Im Vergleich zu Referenzverläufen sind verschiedene Störgrößen, wie Winkelfehler, fehlende Entfettung, fehlende Klebstoffapplikation oder veränderte Oberflächenrauheiten untersucht worden. Es ergeben sich dabei signifikante Unterschiede bezogen auf den Fügevorgang, so daß die Kraft-Weg-Kontrolle eine Prozeßüberwachung zuläßt.
Hinsichtlich der mechanischen Eigenschaften wurde nachgewiesen, daß unter Einhaltung von Referenzbedingungen höhere Druck- und Torsionsscherfestigkeiten als bei elementaren Kegelpreßverbindungen erreicht werden können. Die Referenzbedingungen beziehen sich zum einen auf die Ausschaltung eben erwähnter Störgrößen und zum anderen auf die Wahl einer systemkonformen Einpreßkraft. Diese ergibt sich als abhängige Größe verschiedener Klebstoffe aufgrund der anderen Viskositäten und daraus erwachsenden Reibungsbedingungen.
Im Bericht wird eine Gleichung hergeleitet, mit der diese sogenannte prozeßoptimierte Fügekraft bestimmt werden kann. Sie berücksichtigt die Elastizitätsgrenze des Außenteils, bis zu der im Sinne optimaler Werkstoffausnutzung gefügt werden soll sowie die klebstoffinduzierten Reibungsbedingungen. Letztere wiederum sind in erheblichen Maße von den Prozeßgrößen Fügegeschwindigkeit, Oberflächenzustand und natürlich Viskosität abhängig, so daß bestimmte fertigungstechnische Empfehlungen abgeleitet wurden. Dazu gehört das Fügen mit Geschwindigkeiten zwischen 1 und 2 mm/s bei den vorliegenden Geometrien, Oberflächenrauheiten kleiner 10 pm und vergleichsweise höherviskose anaerobe Klebstoffe. Hierbei ist eine Übereinstimmung mit der Reibungstheorie nach AMONTONS/COULOMB festzustellen, aus der sich ähnliche Schlußfolgerungen für die Reibung geschmierter Körper ableiten lassen.
Mit den vorliegenden Ergebnissen sind Grundlagen für den Einsatz geklebter Kegelpreßverbindungen verfügbar. Die Autoren beschreiben technologiespezifische konstruktive und fertigungstechnische Eigenschaften sowie das mechanische Verhalten gefügter Verbindungen. Damit wird die Fügetechnik für den Stahlanwender kalkulierbarer und er kann das technologische und wirtschaftliche Potential nutzen.
STUDIENGESELLSCHAFT STAHLANWENDUNG e.V.

Veröffentlichung:
1998

Autoren:
Prof. Dr.-Ing. O. Hahn, Dipl.-Wirtsch. Ing. G. Hild