Erweiterung der Einsatzgrenzen beim Spannen hochbelasteter langgestreckter Werkstücke

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Beim Bohrungsdrücken müssen Werkstücke so gespannt werden, dass sie hohen Belastungen standhalten, oft bereits plastifiziert sind oder kurz davor stehen, die Fließgrenze zu überschreiten. Diese Arbeit untersucht, wie stangenförmige Werkstücke unter diesen Bedingungen sicher gespannt werden können. Ein gewähltes Prinzip nutzt Spannmarken oder eingedrückte Kerben gezielt zur Kraftübertragung. Die dominierende axiale Prozesskraft wird zur Erzeugung der Spannkraft eingesetzt. Spannmarken, die durch langgestreckte Keile entstehen, wurden durch Variation der Parameter Keilwinkel und Symmetrie minimiert, wobei eine Modellierung auf Basis der Gleitlinientheorie verwendet wurde. Nach experimenteller Verifizierung mit einem Versuchsmodell wurden allgemeine Aussagen zur Abhängigkeit des Lastübertragungsverhaltens von der Spannzeuggeometrie abgeleitet. Neben der Bestimmung der erforderlichen Betätigungskraft wurde auch die Lösekraft ermittelt. Finite Elemente Simulationen untersuchten die Spannmarkenentstehung und das Lastübertragungsverhalten in Abhängigkeit von der Verzahnungsgeometrie, um die mit der Gleitlinientheorie getroffenen Aussagen zu überprüfen. Am Ende wird ein Prototyp einer Spanneinrichtung vorgestellt, der aus den theoretischen Betrachtungen und Modellversuchen entwickelt und getestet wurde.