In diesem Buch wird erstmals das Wissen zu den kombinierten Fügeverbindungen zusammengefaßt dargestellt. Die Vielfalt der Kombinationsmöglichkeiten erfordert eine problembezogene Systematik der Fügeverbindungen und eine praxisorientierte Auswahlstrategie. An mehr als 50 ausgewählten Beispielen, die in Katalogform aufbereitet sind, werden die unterschiedlichen Einsatzmöglichkeiten der kombinierten Verbindungen aufgezeigt. Detaillierte Angaben zu den einzelnen kombinierten Fügeverbindungen erleichtern dem in der industriellen Praxis tätigen Ingenieur die zielgerichtete Auswahl und Anwendung dieser Verbindungen. Die Autoren unterstützen mit dieser Veröffentlichung die neuen VDI-Richtlinien von 1996.
Aktualisiert: 2023-04-02
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Die mechanisch optimierten Fügeverbindungen mittels Clinchen, Halbhohlstanznieten und das Einbringen von Funktionselementen werden durch die Anpassung der Werkzeug- und Fügeelementgeometrie in ihrer elektrischen Leitfähigkeit verbessert.
Anhand von Wärmenetzen werden die thermischen Grenzgütefaktoren und Übertemperaturen für die Leiterwerkstoffe (AlMg0,4Si1,2, Cu-ETP, CuFe2P) berechnet. Damit kann werkstoffunabhängig das jeweils optimale Fügeverfahren bezüglich elektrischer Leitfähigkeit, mechanischer Belastbarkeit, Langzeitverhalten und ökonomischer Gesichtspunkte ausgewählt werden.
Aktualisiert: 2022-05-05
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Für die Technikbereiche des Stahl-, Windenergie- und Schienenfahrzeugbau, kann eine Vielzahl von Vorteilen bei der Verwendung von vorgespannten Hybridverbindungen konstatiert werden.
Neben der Dichtigkeit der Verbindung, reduziert diese für die Anwender beispielsweise aufwendige Oberflächenvorbehandlungen und spart aufgrund der hohen Traglasten Verbindungsmittel ein.
Ein weiteres Feld ergibt sich bei verformungsarmen Strukturen, zu denen beispielsweise Kranbahnen, schwingend beanspruchte Raumtragwerke und Unterkonstruktionen für Solaranlagen zählen.
Durch den Einsatz von vorgespannten Hybridverbindungen auf feuerverzinkten Oberflächen kann nicht nur eine Traglaststeigerung, sondern auch eine Reduzierung der Streuungen gegenüber der elementaren Schließringbolzenverbindung und der elementaren Klebung verzeichnet werden.
Durch den komplexen Versagensmechanismus der Klebfuge hat die Geometrie der Verbindung einen wesentlichen Einfluss auf die erzielbaren Traglasten. Hinzu kommt, dass der Versagensmodus mit dem Vorspannen der Klebverbindung wechselt.
Aktualisiert: 2019-10-09
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Das Projekt untersucht das Tragverhalten sowie die Dichtigkeitseigenschaften mechanisch gefügter, geklebter sowie hybrid gefügter Verbindungen, inwiefern der Einsatz von Kleb- und Dichtstoffen im Fügespalt die Tragverhaltenseigenschaften beeinflusst bzw. ob durch eine gezielte Auswahl und Kombination der Fügeverfahren Kleben und Nieten ein positiver Einfluss auf das Tragverhalten erzielt werden kann.
Der Einsatz von Kleb- und Dichtstoffen ist notwendig, um aufgrund von Fertigungstoleranzen auftretende Spalten zwischen den Fügeteilen zu überbrücken und eine dichte Verbindung zu gewährleisten.
Als Grundmaterial dienen Stahl- und Aluminiumwerkstoffe, wie sie derzeit im Schienenfahrzeugbau Anwendung finden.
An einschnittig überlappten Mehrelementproben werden bei statischer und zyklischer Belastung Zusammenhänge zwischen den Tragfähigkeitskennwerten und der Dichtigkeit im Flanschbereich ermittelt. Hochfeste Strukturklebstoffe mit vorgespannten Schließringbolzen erhöhen die Tragfähigkeit.
Die Alterungs- und Korrosionseigenschaften ausgewählter Verbindungen werden bewertet und abschließend Konstruktionsempfehlungen zusammengestellt, die dem potentiellen Anwender als Orientierung zur Auswahl geeigneter Kleb-/Dichtstoff- und Fügeelementkombinationen zur Herstellung von dichten und tragfähigen Verbindungen dienen
Aktualisiert: 2019-10-09
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Die charakteristischen Umformzonen werden am Beispiel der Befestigungsabschnitte
von Funktionselementen geometrisch und werkstoffl ich
beschrieben. Das ist übergeordnet für alle umformtechnischen Prozesse
interessant, da die Umformhistorie mit abgebildet werden kann.
Der Vergleich der Schwingbeanspruchbarkeit des Befestigungs- und
des Funktionsabschnittes über den Kerbfall führt zu der grundsätzlichen
Erkenntnis, dass für Verschraubungen mit Funktionselementen das
Konstruktionsprinzip der Schraube zu hinterfragen ist.
Es wird eine Anziehprozedur festgelegt und auf die tatsächliche Verschraubung
mit Funktionselementen übertragen. Des weiteren ist ein
Nachweis der Grenzfl ächenpressung über die Unterkopfaufl agen hinaus
auch für die Scherfuge/Trennfugen notwendig
Aktualisiert: 2019-10-09
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Aktualisiert: 2020-07-02
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In diesem Buch wird erstmals das Wissen zu den kombinierten Fügeverbindungen zusammengefaßt dargestellt. Die Vielfalt der Kombinationsmöglichkeiten erfordert eine problembezogene Systematik der Fügeverbindungen und eine praxisorientierte Auswahlstrategie. An mehr als 50 ausgewählten Beispielen, die in Katalogform aufbereitet sind, werden die unterschiedlichen Einsatzmöglichkeiten der kombinierten Verbindungen aufgezeigt. Detaillierte Angaben zu den einzelnen kombinierten Fügeverbindungen erleichtern dem in der industriellen Praxis tätigen Ingenieur die zielgerichtete Auswahl und Anwendung dieser Verbindungen. Die Autoren unterstützen mit dieser Veröffentlichung die neuen VDI-Richtlinien von 1996.
Aktualisiert: 2023-04-04
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Das Projekt legt eine Prüfsystematik mit verschiedenen Prüfständen zur Bewertung des Dichtverhaltens von mechanisch gefügten Verbindungen vor, die den Einfluss von unterschiedlichen Werkstoffen und Oberflächenvorbereitungen mit verschiedenen Schließringbolzen, Blindnietverbindern und Funktionselementen berücksichtigt.
Anhand eines vorgegebenen Leitfadens kann der Anwender schrittweise eine Auswahl von Fügeelement und Dichtsystem zur Realisierung einer Fügeverbindung mit optimierter Dichtfunktion treffen.
Aktualisiert: 2019-10-09
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Für die Massereduzierung von Blechbauteilen bei gleichzeitiger Erhöhung der Festigkeit gibt es unterschiedliche Ansätze, wie aktuell der beanspruchungsgerechte Material- bzw. Halbzeugeinsatz innerhalb eines Bauteiles. Dieser Ansatz wurde beim Forschungsthema "Verfahrensentwicklung Hydropatchwork-Kleben" verfolgt.
Bei der Patchworktechnologie werden Blechplatinen in mechanisch hoch beanspruchten Bereichen durch aufgeklebte Bleche (Patches) partiell verstärkt und erst anschließend als geklebter Verbund umgeformt. Die Umformung erfolgt im vorliegenden Projekt durch Innenhochdruck-Umformung (IHU). Die Patchworktechnologie stellt sowohl an die Klebtechnik als auch an die IHU spezifische Anforderungen, die für das potentielle Anwendungsfeld der Karosserieteile spezifiziert wurden.
Ausgehend von der Auswahl geeigneter Klebstoffsysteme wurde eine spezielle Klebtechnologie entwickelt. Diese umfasst im ersten Schritt die örtlich definierte gleichmäßige Applikation i.d.R. hochviskoser, pastöser Klebstoffe in dünnen Schichten, wofür eine neuartige Breitschlitzdüse konstruiert und erprobt wurde.
Mit der für diese Einsatzfälle erstmals eingesetzten Infrarot-Erwärmung mit fokussiertem, nahen Infrarotlicht wurde zum Härten der Klebstoffe eine Technologie eingesetzt, die es einerseits ermöglicht, die Bauteile bei einseitiger Zugänglichkeit partiell zu erwärmen. Andererseits ist es damit möglich, den Klebstoff im Bedarfsfall nur vorzuhärten, d.h. mit einem Erwärmungsregime definiert Prozesswärme einzubringen.
Bei der anschließenden IHU unterliegt die Klebfuge hohen Beanspruchungen durch Scher-, Schäl- und Zugkräfte, da sie die Umformspannungen aus der Grundplatine in das Patch übertragen muss. Um die Klebung bei der IHU nicht zu zerstören, muss die Umformung des Patchverbundes begrenzt werden, was in der Bauteilkonstruktion berücksichtigt werden muss. Die Optimierung der Patchgeometrie hinsichtlich "Randentspannung" hat dabei eine begünstigende Wirkung auf die Verbundumformung.
Mit den im Projekt entwickelten Modellwerkzeugen können Zusammenhänge bei der Umformung geklebter Patchverbunde mit geringem Material-, Maschinen- und Zeitaufwand analysiert werden. Besonders bei Verwendung eines Gegenwerkzeuges können relevante Prozessbedingungen bei der Herstellung von Realbauteilen praxisnah und einfach nachempfunden werden.
Für die Bauteilauslegung wurde der Einsatz von Simulationswerkzeugen beispielhaft verifiziert. Im Rahmen des Projektes wurden Methoden erarbeitet und Vorrichtungen geschaffen, mit denen die für eine FE-Simulation notwendigen viskoelastischen und viskoplastischen Klebschicht-Kennwerte relativ einfach, mit ausreichender Näherung ermittelbar sind. Im Ergebnis der Projektbearbeitung wurde ein FE-Modell auf Basis eines Laminatverbundes entwickelt, welches eine Integration der Umformsimulation geklebter Patchverbunde in größere Schalenstrukturen ermöglicht.
Mit der Umsetzung einer durchgehenden, automatisierten Fertigungskette von der Klebstoffdosierung bis zum Abstapeln des umformfertigen Patchverbundes wurde eine praxisrelevante Fertigungslösung als Laboranlage aufgebaut. Damit wurde die industrielle Umsetzbarkeit des Verfahrens "Hydropatchwork-Kleben" nachgewiesen.
Aktualisiert: 2019-10-09
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Zur Analyse elektrischer Eigenschaften von umformtechnisch erstellten Fügeverbindungen bei Aluminiumwerkstoffen werden sowohl grundlegende herstellungsbedingte Parameter (geometrische Ausbildung, Kinematik des Setzvorganges, verfahrensspezifische Umformvorgänge) als auch anwendungsbezogene Belastungen als Beeinflussungsgrößen von Kontakt- und Verbindungswiderstand betrachtet.
Durch metallographische Untersuchungen weisen Werkstoffbrücken im Halsbereich von Clinchpunkten, im Fußbereich von Halbhohlstanznietverbindungen und im Bereich des Befestigungsabschnittes von Stanzbolzen nach. Als notwendiges Kriterium für die Langzeitstabilität eines elektrischen Kontakts hat der Gütefaktor einer Verbindung einen festgelegten Richtwert nicht zu überschreiten.
Da das Fügen von stromdurchflossenen Leitern ohne Wärmeeintrag mit / ohne Zusatzelemente möglich ist, kann in die umformtechnisch erstellte Fügeverbindung auch die Übernahme elektrischer Aufgaben integriert werden.
Aktualisiert: 2019-10-09
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Um das Verfahren Stanznieten im Bereich von Großstrukturen mit geringen Stückzahlen wirtschaftlich einsetzen zu können, soll das Nietwerkzeug durch Standardindustrieroboter bedient werden. Hierfür werden ein automatisches, sensorbasiertes Verfahren zur Programmierung von Robotern zum Stanznieten von Großstrukturen sowie Anlagenkonzepte mit Integration der sensorbasierten Programmierung in den Produktionsablauf und ein Konzept zur Werkstückhandhabung und -fixierung entwickelt.
Dazu kommt ein Verfahren zur Konstruktion von gewichtsoptimierten C-Rahmen mit definierter Verformungscharakteristik, das sich durch einen geringen Optimierungs- und damit auch Zeitaufwand kennzeichnet.
Anwendungsmöglichkeiten ergeben sich durch Umsetzung der Anlagenkonzepte unter Einsatz der entwickelten Komponenten im Bereich des Schienenfahrzeugbaus sowie des allgemeinen Stahl- und Hallenbaus
Aktualisiert: 2019-10-09
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Aktualisiert: 2020-07-22
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Das Projekt betrachtet die Charakteristika der verschraubten und unverschraubten Funktionselementverbindung an drei verschiedenen Blechwerkstoffen in drei unterschiedlichen Blechdicken.
Eine Funktionselementverschraubung verhält sich tendenziell unempfindlicher auf die dynamische Querkraftbelastung als eine konventionelle Verschraubung. Die Vorspannkraft wird auf höherem Niveau erhalten. Dabei ist eine Korrelation zwischen den geometrischen Charakteristiken der einzelnen Funktionselemente im verschraubten Zustand und dem Vorspannkraftverlust unter Querkraftbelastung nicht erkennbar.
Jedoch wird der von der konventionellen Verschraubung bekannte selbststätige Losdrehprozess an der Funktionslementverschraubung nachgewiesen. Die industriellen Anwender werden dabei für die hier auftretenden Effekte sensibilisiert
Aktualisiert: 2019-10-09
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