Sensitive Unterlegscheibe erfasst Klemmkraft von Schraubverbindungen


02.06.2021


Einflussfaktoren wie Oberflächeneigenschaften der Kontaktflächen, Reibungen, Anzugsverfahren oder Betriebslasten bestimmen Funktion und Sicherheit von Schraubverbindungen. Besonders bei schwer zugänglichen Stellen auf Öl- und Gasplattformen, Windkraftanlagen oder Unterwasserpipelines sind Prüfungen von Schraubverbindungen nur mit hohem Aufwand und Kosten möglich. In der Regel können die Belastung nicht exakt vorausgesagt werden. Schrauben, die zum Zeitpunkt der Konstruktion genügend Sicherheitsreserven besaßen, können aufgrund der extremen Einsatzbedingungen an Belastungsgrenzen geraten und versagen. Um spezielle Schraubverbindungen  nachrüsten zu können, entwickelte das CiS Forschungsinstitut zusammen mit einem industriellen Verbundpartner in einem ZIM-Projekt (Screw Fixing Monitoring) eine sensitive Unterlegscheibe. 

Basis des Messsystems sind Silizium-Dehnungssensoren, welche in den als Unterlegscheibe ausgeführten Federkörper integriert wurden. Damit das Messsystem keine Schwachstelle für die Verbindung darstellt, entsprechen die mechanischen Eigenschaften des Federkörpers denen einer massiven Unterlegscheibe für hochfeste Schraubenverbindungen. Dabei können insbesondere die Klemmkräfte mit welcher die montierten Platten zusammen gehalten werden, gemessen werden. Zum Nachweis und Testen wurde ein Messverfahren entwickelt, dass die theoretische Annahmen und Simulationen experimentell nachweist. Nach der Entwicklung eines Sensors zur Messung der Vorspannkraft auf einem Schraubenkopf, erweitert diese sensitive Unterlegscheibe die Möglichkeiten, Kräfte an sicherheitsrelevanten Schaubverbindungen zu messen.

Die Forschungs- und Entwicklungsarbeiten im Projekt "Screw Fixing Monitoring" wurden gefördert durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie.
FKZ: ZF4001703HBB