Prüfung von Befestigungselementen

Befestigungselemente sind zunächst einmal Schrauben und Muttern in allen Variationen. Schrauben und Muttern sind eines der wichtigsten Verbindungselemente und sind allgegenwärtig. Sie ermöglichen den Bau komplexer Maschinen und Anlagen genauso wie Fahrzeugen und Gebäuden. Da sich mechanische Spannungen an solchen Verbindungsstellen konzentrieren, ist die Integrität von Schrauben extrem wichtig. 

Für Schrauben und Muttern gibt es verschiedenste Prüfverfahren. Sowohl Zugversuche und Härteprüfungen also auch Ermüdungsversuche, Torsionsversuche oder Kerbschlagbiegeversuche kommen hier zum Einsatz. 

Neben der einachsigen Zugbeanspruchung treten bei Verbindungselementen in der Anwendung Scherkräfte auf, die eine Verbindung schnell trennen können. Daher sind Scherversuche an verbundenen Teilen oder Proben unumgänglich. Dies trifft insbesondere für Nietverbindung zu. Hierbei kommt es auf die genau geführte Krafteinleitung an, damit neben der Scherkraft nicht andere Kräfte zum Tragen kommen, die die Ergebnisse verfälschen können. ZwickRoell spezifiziert mit den Anwendern die richtige Fixierung der Probe oder des Bauteils und fertigt diese Probenhalterung für den Anwender. Diese Prüfvorrichtungen können einfach, aber auch sehr komplex sein, sie erfüllen aber immer ihre genaue Aufgabe.

Verbindungselemente unterliegen neben statischer Beanspruchung in der Regel häufiger zyklischen Beanspruchungen. Dazu gehören auch Vibrationen. Ermüdungsversuche werden am schnellsten und effizientesten mit einem Hochfrequenzpulsator durchgeführt. In speziellen Befestigungen können zyklische Kräfte mit einer Oberlast von bis zu 1.000 kN in einem Frequenzbereich von bis zu ca. 285 Hz eingebracht werden. Durch den Magnetantrieb, der das System inklusiv der Probe in gesteuerte Resonanz bringt, wird bei diesem Versuch minimale Energie benötigt, also sehr kostengünstig getestet.

In sogenannten H-Proben werden die einzelnen Verbindungen gemeinsam zyklisch auf Zug und Druck, die Verbindungselemente auf Scherwirkung belastet. Eine hierfür vorgesehene H-Probenaufnahme verteilt zunächst die Kräfte auf die gesamte Struktur. Die Aufbiegung und damit das Lösen der Struktur kann mit einem Dehnungsaufnehmer erfasst werden. Mit den Dehnungswerten kann die Prüfmaschine – in diesem Fall wieder ein Resonanzpulsator (Vibrophore) – je nach Versuchsführung auch die Steuerung der Kräfte oder Dehnung vornehmen.