Finanzierung

• Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK)
• AiF Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ e.V. 
• Forschungsvereinigung: FKM Forschungskuratorium Maschinenbau e.V.
• FVB Forschungsvereinigung Baumaschinen und Baustoffanlagen e.V.

Förderkennzeichen: 20563 N

Förderhinweis

Das IGF-Vorhaben 20563 N der Forschungsvereinigung Baumaschinen und Baustoffanlagen e.V. wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung und –entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

Der Stand der Technik ist in Bezug auf den Verbleib von organischen Lackschichten in Schraubenverbindungen nicht eindeutig geregelt. So sind in der Richtlinie VDI 2230 zur Berechnung von hochfesten Schraubenverbindungen organische Lackschichten im Kraftfluss nicht berücksichtigt, was eine signifikante Einschränkung der Übertragbarkeit der Richtlinie auf Verbindungen mit beschichteten Oberflächen darstellt. Dies führt in der Praxis dazu, dass Beschichtungen in den Kontaktflächen der Schraubenverbindung vermieden werden, wodurch die Kosten der Lackierarbeiten steigen und der Korrosionsschutz der Verbindung leidet.

In diesem Forschungsprojekt wurden systematische Untersuchungen an modernen maschinenbautypischen organischen Beschichtungssystemen durchgeführt. Durch Versuche an einseitig beschichteten Prüflingen konnten für die untersuchten Systeme spezifische belastungs- und temperaturabhängige Setzbeträge ermittelt werden. Diese Setzbeträge wurden durch eine Korrelationsbetrachtung mit durchgeführten Relaxationsversuchen an beschichteten Bauteilen vergleichend bewertet.
Die erzielten Versuchsergebnisse ermöglichen eine neue Bewertung des Einflusses organischer Beschichtungen auf den Vorspannkraftverlust in Schraubenverbindungen. Die untersuchte einschichtige 2K-high-solid Epoxidharzbeschichtung weist im ausgehärteten Zustand bei Temperaturen von bis zu 50°C Setzbeträge auf, welche im Bereich metallischer Kontaktflächen liegen. Die Versuchsergebnisse zeigen jedoch über alle untersuchten Systemaufbauten hinweg eine hohe Abhängigkeit der eintretenden Setzbeträge und infolgedessen der Vorspannkraftverluste, auf die wirkende Temperatur. Bereits eine Temperaturbelastung von 80°C führt in den Versuchen dieser Grundierung zu Setzbeträgen, welche dem doppelten der Angaben für metallisch Kontaktflächen der VDI 2230 Blatt 1 entsprechen. Diese starke Temperaturabhängigkeit wirkt sich bei mehrschichtigen Systemen, insbesondere bei Aufbauten mit der untersuchenten Polyurethan-Deckbeschichtung, nochmals gravierender aus. In den durchgeführten Bauteilversuchen (l_k⁄d=2,5) mit streckgrenzengesteuert montierten M16 Schrauben der Festigkeitsklasse 12.9, traten Vorspannkraftverluste bei Auslagerung von 1000 h bei 80°C von bis zu 50% in Zweischichtsystemen und von bis zu 80% in Dreischichtsystemen auf.
Mit den vorliegenden Versuchsergebnissen wurde eine Basis für die zukünftige Ermittlung von Vorspannkraftverlusten aufgrund organischer Korrosions¬schutzbeschichtungen im Kraftfluss von Schraubenverbindungen geschaffen.