Zur Verbindungstechnik von glasfaserverstärktem Polyamid

Frank Dratschmidt

In diesem Buch werden die Verankerungseigenschaften von gewindeformenden Metallschrauben, von warmeingebetteten Messing-Inserts und ultraschalleingebetteten Kunststoff-Inserts in glasfaserverstärktem Polyamid anhand der Montageeigenschaften sowie durch Kurz- und Langzeitversuche unter statischer und dynamischer Beanspruchung bewertet. Hierbei sind die verfahrens- und werkstoffspezifischen Einflußgrößen unter Berücksichtigung des Konditionierungszustandes und der Umgebungstemperatur variiert worden.
Direktverschraubungen weisen aufgrund Ihrer besseren Werkstoffausnutzung, d.h. aufgrund der größeren im Eingriff befindlichen Flächen, höhere Auszugsfestigkeiten auf, wobei für verschiedene gewindeformende Metallschrauben mit einem Flankenwinkel von 30° nur geringfügige Unterschiede bei gleichem Gewindedurchmesser und Einschraubtiefe auftreten. Das Langzeitverhalten ist, sofern einer der Verbindungspartner aus Kunststoff besteht, geprägt von einem Verlust der Klemmkraft. Für Direktverschraubungen sind Abnahmen der Klemmkraft auf ca. 60-70% (23 °C) bzw. auf 10-20% (80 °C) des ursprünglichen Montagewertes zu erwarten. Eine Verminderung der Flächenpressung wirkt dieser Relaxation entgegen.
Bei dynamischer Belastung zeigt sich nicht mehr die Kunststoff-, sondern die Schraubenfestigkeit für die Auslegung von dynamisch beanspruchten Direktverschraubungen versagensbestimmend. Bei Verwendung von Messing-Inserts ist aufgrund deren Kerbgeometrie die Gefahr der Rißbildung im Kunststoffbauteil bei dynamischen Beanspruchungen durch die bestehenden Auslegungskriterien nicht ausreichend berücksichtigt. Vorteile weisen hier Kunststoff-Inserts auf, deren Kerbwirkung durch eine stoffschlüssige Verbindung deutlich geringer ist. Nachteilig auf die Schwingfestigkeit wirkt sich hier die nicht kunststoffgerechte Gestaltung der metrischen Gewindegeometrie aus.