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EFB-Forschungsbericht Nr. 292

Einsatz von blindgenieteten Funktionselementen in ausgewählten Bauteilwerkstoffen

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Verfasser:
Prof. Dr.-Ing. Martin-Christoph Wanner, Dr.-Ing. Knuth-Michael Henkel, Dipl.-Ing. Peter Herzog, Dipl.-Ing. Robert Laucher, Dipl.-Ing. Normen Fuchs, Lehrstuhl Fertigungstechnik Universität Rostock

138 Seiten (sw 87 Abb., 28 Tab.)

ISBN: 978-3-86776-327-1

Preis (Digital) EUR 57,00

Preis (Print) EUR 64,00

Zusammenfassung

Im praktischen Einsatz haben sich blindgenietete Funktionselemente (BNFE) vor allem im Kraftfahrzeug-, im Schienenfahrzeugbau und bei der Gebrauchsgüterproduktion bewährt. Zunehmend kommen diese Verbindungselemente auch im Maschinen- und im Gerätebau sowie in der Elektroindustrie zur Anwendung. Dabei hat das Einbringen von Funktionselementen in dünnwandigen höherfesten Stahl- und Aluminiumwerkstoffen, in Kunststoffen und in Edelstahlanwendungen erheblich an Bedeutung gewonnen.

Bei der Anwendung von BNFE existieren jedoch vor allem hinsichtlich ihrer Beanspruchbarkeiten bei den verschiedenen Beanspruchungsarten und bezüglich ihrer konstruktiven Auslegung Kenntnisdefizite. Hier sind sowohl die Festigkeiten bzw. Nachgiebigkeiten der gewählten Funktions- und Befestigungselemente als auch des Bauteilmaterials zu berücksichtigen. Die Auslegung hinsichtlich der Versagensgrenzen und die anzuwendenden Sicherheitsfaktoren sind, besonders bei alternativen Werkstoffen wie z. B. hochfesten Dünnblechen noch weitgehend unerforscht.

Gegenstand der Untersuchungen war daher:

  • Experimentelle Ermittlung von Klemmkräften ausgewählter Funktionselementeverbindungen
  • Ermittlung der Gewindeabstreiffestigkeit der BNFE in Anlehnung an die DIN EN ISO 898-1 (Standardschraube) und DIN EN 20 898 (Standardmutter)
  • Ermittlung des max. ertragbaren Anziehdrehmoments für Blindnietmutter-Schraube-System zur Vergleichbarkeit mit der VDI 2230
  • Vorauswahl für Bemessung der Tragfähigkeit anhand von Versagensgrenzlinien bei quasistatischer Scherzugbeanspruchung
  • Ermittlung der Tragverhaltenseigenschaften (Scherzug, Kopfzug) bei dynamischer Beanspruchung
  • Ermittlung der Korrosionsbeständigkeit beschichteter normalfester und hochfester Blindnietmuttern

Ziel dieses Forschungsvorhabens war es, dem potentiellen Anwender die Einsatzeignung von normalfesten, hochfesten und korrosionsfreien Blindnietfunktionselementen in ausgewählten Bauteilwerkstoffen qualitativ und quantitativ aufzuzeigen. Dabei soll ein Vergleich zum konventionellen Schraube/Mutter-System im Vordergrund der Untersuchungen stehen.

Das Forschungsvorhaben „Einsatz von blind genieteten Funktionselementen in ausgewählten Bauteilwerkstoffen“ wurde unter der Fördernummer AiF 14845BR von der EFB e.V. finanziert und betreut und über die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AIF e.V.) mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie (BMWI) gefördert. Der Abschlussbericht ist als EFB-Forschungsbericht Nr. 292 erschienen und ist bei der EFB-Geschäftsstelle und im Buchhandel erhältlich.

Inhalt

Abbildungsverzeichnis
Tabellenverzeichnis
Anhangverzeichnis
Abkürzungsverzeichnis
1 Einleitung
1.1 Problemstellung
1.2 Zielstellung
1.3 Aufbau des Berichtes
2 Stand der Technik und Forschung
2.1 Ausführungsarten von Blindnietfunktionselementen
2.2 Einsatz von Blindnietfunktionselementen
3 Projektstruktur
3.1 Untersuchungskomplexe
3.2 Bauteilmaterialien
3.3 Untersuchte Fügeelemente
3.3.1 Kopf- und Schaftformen
3.3.2 Systemhersteller
3.3.3 Verbindermaterialien und Oberflächenbeschichtungen
3.3.4 Härtemessung
3.4 Setzgerätetechnik der verwendeten Funktionselemente
3.5 Bezeichnungsschlüssel
4 Setzprozess- und Klemmkraftuntersuchungen
4.1 Setzprozessuntersuchungen
4.1.1 Normalfeste Blindnietmuttern
4.1.2 Hochfeste Blindnietmuttern
4.1.3 Austenitische Edelstahl-Blindnietmuttern
4.1.4 Vergleich der Setzprozessparameter verschiedener Blindnietmutter Güten
4.2 Klemmkraftuntersuchungen
4.2.1 Normalfeste Blindnietmuttern
4.2.2 Austenitische-Edelstahl-Blindnietmuttern
4.3 Zusammenhang zwischen Setzkraft und Klemmkraft
5 Auszug- und Ausdrückversuche
5.1 Versuchstechnik und Prüfanordnung
5.2 Normalfeste Blindnietmuttern
5.3 Hochfeste Blindnietmuttern
5.4 Austentitische-Edelstahl-Blindnietmuttern
5.5 Zusammenfassung der Ergebnisse
6 Drehmomentversuche
6.1 Versuchstechnik und Prüfanordnungen
6.2 Verdrehmoment MV ohne Anbauteil
6.2.1 Normalfeste Blindnietmuttern
6.2.2 Hochfeste Blindnietmuttern
6.3 Drehmoment Mr mit Anbauteil
6.3.1 Normalfeste Blindnietmuttern
6.3.2 Hochfeste Blindnietmuttern
6.3.3 Austenitische-Edelstahl-Blindnietmuttern
6.4 Zusammenfassung der Ergebnisse
7 Tragverhalten bei quasistatischer Beanspruchung
7.1 Versuchstechnik und Prüfanordnungen
7.2 Normalfeste Blindnietmuttern
7.3 Hochfeste Blindnietmuttern
7.4 Austenitische-Edelstahl-Blindnietmuttern
7.5 Blindnietschraube
7.6 Zusammenfassung der Ergebnisse
8 Tragverhalten bei dynamischer Beanspruchung
8.1 Vorbemerkungen
8.2 Versuchstechnik und Prüfanordnungen
8.3 Scherzugbeanspruchung
8.3.1 Normalfeste Blindnietmuttern
8.3.2 Austenitische-Edelstahl-Blindnietmuttern
8.4 Kopfzugbeanspruchung
8.4.1 Normalfeste Blindnietmuttern
8.5 Zusammenfassung der Ergebnisse
8.5.1 Scherzugbeanspruchung
8.5.2 Kopfzugbeanspruchung
9 Korrosionsuntersuchungen
9.1 Versuchstechnik und Prüfanordnungen
9.2 Salzsprühnebeltest
9.2.1 Normalfeste BNM
9.2.2 Hochfeste Blindnietmuttern
9.3 VDA-Wechseltest
9.3.1 Normalfeste BNM
9.3.2 Hochfeste Blindnietmuttern
9.4 Zusammenfassung der Ergebnisse
10 Zusammenfassung
Literaturverzeichnis
Anhang