Gleitfest vorgespannte Stahlbau-Verbindungen in neuen Dimensionen - Der Einsatz von Friction Shims zur signifikanten Erhöhung der Haftreibungszahl

Gleitfest vorgespannte Verbindungen sind reibschlüssige, schlupf- und verformungsarme Schraubverbindungen zur Übertragung von Scherkräften, die in Brücken, Windenergieanlagen, Türmen und Masten eingesetzt werden. Ihre Wirkungsweise wird von der Schraubenvorspannung und der Haftreibungszahl beeinflusst, die ihrerseits abhängig ist vom Oberflächenzustand der zu fügenden Bauteile (unbehandelt, gestrahlt, beschichtet). In F&E-Projekten des Automobil- und Maschinenbaus hat sich der Einsatz von reibbeiwerterhöhenden Scheiben („Friction shims“ bzw. „Friction discs“) zur Optimierung von GV-Verbindungen als effizient erwiesen, denn sie ermöglichen eine Übertragung erheblich größerer Scherkräfte/Drehmomente. Friction Shims sind runde, stählerne Scheiben (z.B. aus nichtrostendem Stahl 1.4301 oder Kaltband C60S/C75S) in Dicken von ca. 100 μm, auf die eine Nickelbeschichtung mit eingebetteten Diamanten aufgebracht wird. Werden die gelochten Friction Shims zwischen die Fügebauteile und um die Schrauben einer GV-Verbindungen positioniert, dringen die Diamanten bei Schraubenvorspannung in die Fügebauteile ein und erzeugen eine mikroskalige Verzahnung, was zu einer Erhöhung des Reibschlusses bzw. der Haftreibungszahl führt. Experimentelle Voruntersuchungen an GV-Verbindungen feuerverzinkter Stahlbauteile mit „Friction Shims“ an der TU Dortmund bestätigten die großen Vorteile der neuen Technik.