Das Standardwerk über die wichtigste Fügetechnik - das Schweißen
Dem Leser wird hier ein umfassender Überblick über alle modernen Schweißverfahren nahe gebracht. Neben der Darstellung des Verfahrensprinzips sowie fertigungstechnischen Angaben zu den Ausrüstungen werden Hinweise zur handwerklichen und industriellen Anwendung, zu den erforderlichen Zusatzwerkstoffen und Hilfsstoffen, zur konstruktiven Gestaltung der Fügestelle sowie zum Arbeitsschutz gegeben.
Das Buch ist sowohl für Studierende in den Fachrichtungen Maschinenbau, Produktionstechnik, Konstruktionstechnik als auch für Ingenieure im Beruf (Konstrukteure, Fertigungstechnologen, Fertigungsplaner) und Interessenten im Rahmen von Weiterbildungsveranstaltungen (Schweißfachingenieure) ein Muss. Durch seinen Aufbau ist es sowohl als Lehrbuch als auch als kompaktes Nachschlagewerk der Schweißtechnik geeignet. Zahlreiche anschauliche Bilder und Tafeln präzisieren den Text. Es werden die durch die aktuelle europäische Normung (EN) eingeführten Bezeichnungen verwendet.
- Für Studierende gibt das Buch wichtige Erläuterungen und Beispiele aus der Praxis mit an die Hand. - Der Praktiker findet hierbei ein kompaktes Nachschlagewerk.
Die siebte Auflage wurde um die Themen Additive Fertigung, Automatisierung, Einsatz von Robotern und Prüfverfahren erweitert.
Aktualisiert: 2023-01-09
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Das Standardwerk über die wichtigste Fügetechnik - das Schweißen
Dem Leser wird hier ein umfassender Überblick über alle modernen Schweißverfahren nahe gebracht. Neben der Darstellung des Verfahrensprinzips sowie fertigungstechnischen Angaben zu den Ausrüstungen werden Hinweise zur handwerklichen und industriellen Anwendung, zu den erforderlichen Zusatzwerkstoffen und Hilfsstoffen, zur konstruktiven Gestaltung der Fügestelle sowie zum Arbeitsschutz gegeben.
Das Buch ist sowohl für Studierende in den Fachrichtungen Maschinenbau, Produktionstechnik, Konstruktionstechnik als auch für Ingenieure im Beruf (Konstrukteure, Fertigungstechnologen, Fertigungsplaner) und Interessenten im Rahmen von Weiterbildungsveranstaltungen (Schweißfachingenieure) ein Muss. Durch seinen Aufbau ist es sowohl als Lehrbuch als auch als kompaktes Nachschlagewerk der Schweißtechnik geeignet. Zahlreiche anschauliche Bilder und Tafeln präzisieren den Text. Es werden die durch die aktuelle europäische Normung (EN) eingeführten Bezeichnungen verwendet.
- Für Studierende gibt das Buch wichtige Erläuterungen und Beispiele aus der Praxis mit an die Hand.
- Der Praktiker findet hierbei ein kompaktes Nachschlagewerk.
Die siebte Auflage wurde um die Themen Additive Fertigung, Automatisierung, Einsatz von Robotern und Prüfverfahren erweitert.
Aktualisiert: 2022-10-11
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Aktualisiert: 2020-06-18
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Das Standardwerk über die wichtigste Fügetechnik - das Schweißen
Dem Leser wird hier ein umfassender Überblick über alle modernen Schweißverfahren nahe gebracht. Neben der Darstellung des Verfahrensprinzips sowie fertigungstechnischen Angaben zu den Ausrüstungen werden Hinweise zur handwerklichen und industriellen Anwendung, zu den erforderlichen Zusatzwerkstoffen und Hilfsstoffen, zur konstruktiven Gestaltung der Fügestelle sowie zum Arbeitsschutz gegeben.
Schweißverfahren einfach und aktuell aufbereitet
- Für Studierende gibt das Buch wichtige Erläuterungen und Beispiele aus der Praxis mit an die Hand. - Der Praktiker findet hierbei ein kompaktes Nachschlagewerk der durch die aktuelle europäische Normung (EN) eingeführten Bezeichnungen der Schweißtechnik.
Das Buch ist sowohl für Studierende in den Fachrichtungen Maschinenbau, Produktionstechnik, Konstruktionstechnik als auch für Ingenieure im Beruf (Konstrukteure, Fertigungstechnologen, Fertigungsplaner) und Interessenten im Rahmen von Weiterbildungsveranstaltungen (Schweißfachingenieure) ein Muss.
Aktualisiert: 2021-11-03
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Das Projekt ermittelt dynamische Festigkeitskennwerte mit verschiedenen Stahlwerkstoffen und einer Aluminiumlegierung und legt Kenngrößen für Entwurf, Bemessung und Nachrechnung von schwingend belasteten Clinch-, Stanzniet- und Blindnietverbindungen vor.
Für auf Scherung beanspruchte Überlappverbindungen lassen sich diese ähnlich wie in Eurocode 3 für konstruktive Auslegungen nutzen. Durch die anhand von Wöhlerlinien erstellten Überlebenswahrscheinlichkeiten und sich damit ergebenden Hüllkurven ist dem Konstrukteur zudem eine ausreichende Absicherung zur Bauteilauslegung möglich
Aktualisiert: 2019-10-09
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Die analytische Methode zum rechnerischen Nachweis der Festigkeit von Clinchverbindungen ist allgemein anwendbar und erfordert keinen hohen rechentechnischen Aufwand. Insbesondere ist keine numerische Simulation notwendig.
Der Nachweis erfolgt auf Basis von mechanischen Spannungen. Die Untersuchungen beinhalten die experimentelle Ermittlung von Höchstscherzugkräften, wovon Grenznahtfestigkeiten als charakteristische Festigkeitskenngrößen von Clinchverbindungen abgeleitet werden. Damit können Bauteile beanspruchungsgerecht, d. h. mit einem entsprechend der vorhandenen Beanspruchung optimalen Verbindungsabstand, bemessen werden.
Aktualisiert: 2019-10-09
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Beim Innenhochdruck-Umformen (IHU) werden vorzugsweise geschlossene Profile eingesetzt, die entweder direkt oder nach zum Teil sehr komplexen Biegeoperationen durch Innendruck umgeformt werden. Dabei können verfahrenstechnisch entweder nahtlose, gezogene oder geschweißte Rohre eingesetzt werden. Wegen der deutlich niedrigeren Fertigungskosten kommen überwiegend längsnahtgeschweißte, durch Walzprofilieren hergestellte Rohre zum Einsatz.
Je nach Anforderungen an Umformvermögen und geometrische Maßgenauigkeit geschweißter Rohre, werden die Rohre direkt als sog. maschinenfertige Rohre verarbeitet oder vor der eigentlichen Weiterverarbeitung entweder geglüht, gezogen und geglüht oder nur gezogen. Um durch die höhere Maßgenauigkeit eine höhere Prozessstabilität in der Produktion zu erreichen, werden gegenwärtig für anspruchsvolle Bauteile vorwiegend gezogene Rohre nach DIN 2393 verarbeitet. Die hohen Kosten der Ziehoperation machen diese IHU-Rohre zu einem teuren Zukaufteil.
Verbesserte Einform- und Herstellmethoden von Rohren mit einer höheren Grundmaßgenauigkeit und einem höheren Formänderungs-vermögen bringen der IHU-Technologie einen deutlichen Wettbewerbsvorteil, wenn es gelingt, maschinenfertige Rohre nach DIN 2394 herzustellen, die Eigenschaften ähnlich DIN 2393 aufweisen.
Zur Herstellung von Rohren existieren zahlreiche unterschiedliche Einformverfahren, um ein ebenes Blechband stufenweise zu einem Rohr umzuformen. Bei der Auslegung eines Einformverfahrens werden auf dem Markt übliche Auslegungshilfen eingesetzt. Unbekannt und bislang wissenschaftlich kaum erforscht ist jedoch die mit jedem Einformverfahren verbundene Formänderung und Kaltverfestigung im Bauteil. Weiterhin ist über den Einfluss unterschiedlich hergestellter Schweißnähte auf die mechanischen und technologischen Eigenschaften der Rohre beim Umformen wenig bekannt.
Unter Verwendung von vier Einformgeometrien wurden Simulationsmodelle zur Abbildung vier realer Rohreinformprozesse aufgebaut. Mit diesen können die Veränderungen der Halbzeugeigenschaften während der Rohrherstellung im Hinblick auf die Auswirkungen auf nachfolgende IHU-Prozesse untersucht werden. Folgende Forschungsinhalte wurden im Rahmen des Projektes untersucht und durchgeführt:
Aufbau von FE-Simulationsmodellen zur Abbildung von Walzprofilier- und Rohrschweißprozessen einschließlich des Schabens der Schweißwülste
Untersuchung der Auswirkung einzelner Rohreinformgeometrien auf die resultierenden Rohreigenschaften auf Basis der FEM
Einbindung des HF-Schweißens in die Gesamtsimulation der Rohrherstellung
Optimierung einer Rohreinformsimulation
Experimentelle Untersuchungen:
o Rohreinformversuche unter Verwendung der zuvor simulierten Einformgeometrien
o Berstversuche zur Identifikation der mechanischen Rohreigenschaften beim IHU
o Wanddickenmessungen am Coil und am Rohr
o Härtemessungen am eingeformten Rohr
Zusammenfassen der Ergebnisse und Ableiten von Empfehlungen zur Einformung maschinenfertiger Rohre für das IHU mit verbesserten Eigenschaften
Aktualisiert: 2019-10-09
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Das Clinchen hat sich seit einigen Jahren auf dem Markt etabliert. Es ist ein, im Vergleich zu anderen Fügeverfahren, sehr wirtschaftliches Verfahren. Weitere Vorteile sind u. a. die Vielfalt der fügbaren Werkstoffe und -kombinationen sowie, dass kein Wärmeintrag aus dem Prozess in die Fügeteile stattfindet. Auch eine gute Recyclingfähigkeit wird durch das Fehlen eines artfremden Werkstoffes, wie z. B. eines Verbindungselementes, begünstigt.
Neben den Vorteilen der mechanischen Fügeverfahren besteht ein Nachteil darin, dass es kein mechanisches Fügeverfahren gibt, welches einseitig vollkommen ebene Verbindungen ausbildet. Das schränkt die Anwendung dieser sehr wirtschaftlich herstellbaren Verbindungen ein, z. B. im Vergleich zu Widerstandspunktschweißverbindungen, die beidseitig nahezu ebene Oberflächen im Bereich der Verbindungen erzeugen können. Benötigt werden solche ebenen Oberflächen z. B. in Sichtbereichen von Bauteilen oder an Flächen, die noch andere funktionelle Forderungen, wie z. B. Gleiten und Dichten, erfüllen müssen. Die Entwicklung einer einseitig ebenen, mechanisch einstufig gefügten Verbindung kann das Anwendungspotential der mechanischen Fügetechnik weiter vergrößern...
Aktualisiert: 2022-02-08
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Gegenstand des vorliegenden Berichtes ist die Untersuchung der Eigenschaften und Anwendungsmöglichkeiten einer Durchsetzfüge-Löt-Verbindung. Erkenntnisse über eine solche kombinierte Verbindung waren den Autoren nicht bekannt. Vorzugsweise wurde, resultierend aus technologischen und wirtschaftlichen Überlegungen, als eine Durchsetzfüge-Löt-Verbindung die Durchsetzfüge-Weichlöt-Verbindung für Untersuchungen ausgewählt.
Aktualisiert: 2022-02-08
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Aus dem Inhalt:
– Grenzkriterien der elastischen Verformung
– Sicherheitsbeiwerte für mechanisch gefügte Verbindungen
– Hilfskriterium Differenzenquotient
– Quasistatische Festigkeit
– Kenngröße Ersatzkraft
– Konzept der Grenznahtfestigkeit
– Bemessung mittels Ersatzkraft und Grenznahtfestigkeit
Aktualisiert: 2019-10-09
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Als Konstruktionswerkstoffe bieten Aluminiumlegierungen eine Reihe von Vorteilen hinsichtlich Gewicht, Recyclingfähigkeit, Umformbarkeit und Korrosionsbeständigkeit Die vielfältige Nutzung und Kombination dieser positiven Eigenschaften, verbunden mit einer konsequenten Umsetzung in eigenschaftsoptimierten Produkten mit hoher Wirtschaftlichkeit, führen zu einem ständig steigenden Praxiseinsatz dieser Werkstoffe. Die modernen Schutzgasschweißverfahren WIG-Squarewave-, MIG-Impulslichtbogen- und Plasma-Pluspol-Schweißen bieten sich als wirtschaftliche und zuverlässige Fügeverfahren an, um Aluminium und Legierungen auf Aluminiumbasis durch Schmelzschweißen zu verbinden.
Für die schweißtechnische Verarbeitung von Aluminiumwerkstoffen unter 3 mm Blechdicke existieren im Normenwerk bisher keine einheitlichen Richtlinien, so daß sich vor allem für Klein- und mittelständische Betriebe Schwierigkeiten hinsichtlich der Qualitätssicherung ergeben. Die bekannten Verfahrenseigenschaften und Verfahrensgrenzen sind, bedingt durch die in den letzten Jahren erheblich verbesserte und modifizierte Gerätetechnik, kritisch zu überarbeiten.
Im vorliegenden Schlußbericht sind grundlegende Untersuchungsergebnisse zur schweißtechnischen Verarbeitung der Aluminiumlegierungen AlMg3; AlMg0,4Si1,2; AlMgSi1 und AlMgSi0,5 mit den genannten Schweißverfahren dargestellt. Zunächst wurden optimierte Schweißparameter für das jeweilige Schweißverfahren im Hinblick auf einen stabilen Schweißprozeß und eine gute Nahtausbildung ermittelt. Mit den ermittelten Schweißparametern konnten auch Kombinationsverbindungen der genannten Blechwerkstoffe untereinander sowie mit Strangpreßlegierungen wie AlMgSi0,5 in guter Qualität realisiert werden, wenn dem unterschiedlichen Schmelzverhalten der Werkstoffe durch eine Anpassung der Prozeßparameter Rechnung getragen wurde. Dabei wurde der Einfluß unterschiedlicher Schutzgase und Schweißzusatzwerkstoffe auf das Prozeßverhalten und die Nahtausbildung untersucht.
Die ermittelten statischen Festigkeitswerte der Schweißverbindungen lagen bei der Untersuchung der geschweißten Proben zumeist deutlich über den geforderten Mindestfestigkeiten bekannter Normen.
Weiterhin erfolgten zu allen drei Schweißverfahren Versuche zur Ermittlung der maximal zulässigen Fertigungstoleranzen der zu fügenden Blechteile. Die zulässigen Toleranzen werden jedoch wesentlich von der Werkstückgeometrie und der Wärmeableitung der verwendeten Bauteile bestimmt, so daß die ermittelten Werte nur als Richtwerte dienen können. Beim I-Stoß (Kantenversatz, Brennerversatz und Stirnflächenabstand) sowie beim Überlappstoß (Brennerversatz und Spaltbreite zwischen Ober- und Unterblech) wurden maximal zulässige Abweichungen untersucht. Während im I-Stoß schon bei geringem bzw. veränderlichem Stirnflächenabstand kein reproduzierbarer Schweißprozeß mehr erzielt werden kann, ist der Überlappstoß für diese Abweichungen nicht so anfällig. Als Hauptproblem hierbei ist der Brennerversatz in Richtung des Oberblechs zu sehen. Für eine Erweiterung des Bereichs zulässiger Fügeteiltoleranzen ist der Einsatz geeigneter Sensorik zur Online-Regelung der Schweißparameter und Nahtverfolgung erforderlich.
Aktualisiert: 2022-02-08
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Das Durchsetzfügen, ein relativ neues Fügeverfahren, konnte sich insbesondere aufgrund wirtschaftlicher und ökologischer Überlegungen in der blechverarbeitenden Industrie etablieren.
Nachteilig bei der Anwendung von Durchsetzfügeverbindungen an mechanisch beanspruchten Bauteilen ist u. a., dass dem Anwender zu wenig Informationen über dieses Fügeverfahren und die entsprechenden Fügeverbindungen zur Verfügung stehen. So existieren kaum Normen und Berechnungsvorschriften über das Festigkeitsverhalten von Durchsetzfügeverbindungen.
Das ist u. a. auch der Grund dafür, dass Durchsetzfügeverbindungen hauptsächlich an gering beanspruchten und nichttragenden Bauteilen eingesetzt werden.
Für funktionsbedingte (mehrmalig) thermisch beanspruchte Durchsetzfügeverbindungen an Stahlgrundwerkstoff wurden unterschiedliche Tendenzen der Veränderung der statischen Festigkeit dieser Verbindungen in Abhängigkeit von der Erwärmtemperatur und der Anzahl der Temperaturwechsel festgestellt. Während mit einer thermischen Wechselbeanspruchung mit einer Temperatur von TE = 200 °C ein stetiger Anstieg der Höchstscherzugkräfte nachgewiesen wurde, fielen die Höchstscherzugkräfte für Durchsetzfügeverbindungen mit einer thermischen Wechselbeanspruchung mit einer Temperatur von TE = 400 °C auf den Ausgangswert thermisch unbeanspruchten Durchsetzfügeverbindungen zurück. Inwieweit die Möglichkeit besteht, dass die Festigkeit unter den Ausgangswert von thermisch unbeanspruchten Durchsetzfügeverbindungen mit höheren als den untersuchten Temperaturwechselzyklen fallen kann, konnte im Rahmen dieser Arbeit nicht untersucht werden.
Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass Durchsetzfügeverbindungen in bezug auf die mechanischen Eigenschaften relativ thermisch beständig sind. Auch eine Abkühlung der Proben bis auf Temperaturen von T = -196 °C konnte keine negative Veränderung der mechanischen Eigenschaften bewirken.
Aktualisiert: 2022-02-08
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Das Standardwerk über die wichtigste Fügetechnik - das Schweißen
Dem Leser wird hier ein umfassender Überblick über alle modernen Schweißverfahren nahe gebracht. Neben der Darstellung des Verfahrensprinzips sowie fertigungstechnischen Angaben zu den Ausrüstungen werden Hinweise zur handwerklichen und industriellen Anwendung, zu den erforderlichen Zusatzwerkstoffen und Hilfsstoffen, zur konstruktiven Gestaltung der Fügestelle sowie zum Arbeitsschutz gegeben.
Schweißverfahren einfach und aktuell aufbereitet
- Für Studierende gibt das Buch wichtige Erläuterungen und Beispiele aus der Praxis mit an die Hand.
- Der Praktiker findet hierbei ein kompaktes Nachschlagewerk der durch die aktuelle europäische Normung (EN) eingeführten Bezeichnungen der Schweißtechnik.
Das Buch ist sowohl für Studierende in den Fachrichtungen Maschinenbau, Produktionstechnik, Konstruktionstechnik als auch für Ingenieure im Beruf (Konstrukteure, Fertigungstechnologen, Fertigungsplaner) und Interessenten im Rahmen von Weiterbildungsveranstaltungen (Schweißfachingenieure) ein Muss.
Aktualisiert: 2021-10-20
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Das mechanische Fügen besitzt seit einigen Jahren einen festen Stellenwert unter allen Fügetechnologien. Neben vielen Vorteilen des Clinchens besteht ein wesentlicher Nachteil in der geometrischen Ausbildung der Verbindung, die keine einseitig ebene Verbindungsseite aufweist und deshalb für das Fügen an Funktionsflächen, wie z. B. zum Anlegen, Gleiten oder Abdichten sowie an Sichtflächen nur einen beschränkten Einsatz findet. Ziel des Projektes war daher die Entwicklung und systematische Untersuchung einer Technologie zur Herstellung von Flachpunktverbindungen durch Einsatz einer radial überlagerten Vorschubbewegung, welche die Nachteile der bestehenden Verfahren Radialclinchen (matrizenseitige Erhabenheit) und linear gefügter Flachpunkt (hohe Fügekräfte) beseitigen soll.
Zunächst wurden die maschinentechnischen Versuchseinrichtungen aufgebaut sowie die Prozessparameter dieser neuen Technologie theoretisch analysiert. Eine große Anzahl von Einflussgrößen wurde determiniert, die eine multifaktorielle Wirkung auf den Fügeprozess zeigen, d. h. einzelne Einflussgrößen können nur bedingt unabhängig voneinander betrachtet und deren separate Auswirkungen auf die Herstellung der Flachpunktverbindungen untersucht werden. Vielmehr muss ein stetiger Optimierungsprozess erfolgen, der abhängig von der jeweiligen Fügeaufgabe (Werkstoffe und Blechdicken) ist. Wesentliche Einflussgrößen auf den Prozess sind dabei die Bodendicke der Verbindung, die Stempelfüge- und die Niederhalterkraft sowie die Stempel- und Niederhaltergeometrien. Besonders letztere ermöglicht durch eine gezielte Behinderung des Werkstoffflusses mit ringförmigen Konturen auf der Stirnfläche des Niederhalters die Ausbildung von Hinterschneidungen im Werkstoff.
Es wurden die Fügbarkeitsregeln „hart in weich“ und „dünn in dick“ für dieses Verfahren aufgestellt, bei denen der Werkstoff mit geringerer Fließgrenze und größerer Blechdicke ambossseitig anzuordnen sind, um den Werkstofffluss innerhalb der Verbindung zu begünstigen. Die Untersuchungen zu den mechanischen Eigenschaften der Flachpunktverbindung zeigen bei Ausbildung einer überwiegend form- und kraftschlüssigen Verbindungscharakteristik gute Festigkeitswerte unter Scherzugbeanspruchung. Für Schälzugbeanspruchungen treten aufgrund des kleiner ausgebildeten Hinterschnitts geringere Festigkeiten auf.
Der wesentlichste Vorteil bei Anwendung der radial überlagerten Bewegung gegenüber dem Fügen mit linearer Kinematik ist in einem deutlich reduzierten Kraftaufwand (um durchschnittlich 50 %) bei der Herstellung der Flachpunktverbindungen messbar. Eine gegenüber dem linearen Fügen deutlich verbesserte Werkstoffflusssteuerung durch die radial überlagerte Fügekinematik konnte nicht festgestellt werden. Es haben sich aber deutliche Vorteile zur Herstellung von Kaltpressschweißbereichen ermitteln lassen, deren Ursache in der inkrementellen Umformung des Werkstoffes liegt. Diese bewirkt ein starkes Aufreißen und Zerkleinern der Oxidschichten und damit eine großflächige Metallbindung insbesondere im Bodenbereich der Verbindung.
Mit den durchgeführten Untersuchungen erfolgte der Nachweis, dass einseitig ebene, mechanisch gefügte Verbindungen für verschiedene Aluminium- sowie Stahlfeinbleche bei artgleicher und artungleicher Werkstoffkombination mit diesem Verfahren herstellbar sind. Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass die untersuchte Fügekinematik mit radial überlagerter Vorschubbewegung des Stempels sich für Herstellung von Flachpunktverbindungen eignet.
Aktualisiert: 2019-10-09
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Ziel des Forschungsvorhabens war es, die Festigkeitseigenschaften von Durchsetzfügeverbindungen an Aluminium durch partielles Kaltpressverschweißen der Verbindung zu steigern und eine Technologie für die Herstellung von Durchsetzfüge-Kaltpressschweiß- Verbindungen zu erarbeiten.
Grundlage der Untersuchungen bildete die Erarbeitung der Randbedingungen der Fügbarkeit von Bauteilen mit Durchsetzfüge-Kaltpressschweiß-Verbindungen, ermittelt aus der Durchsetzfüge-und Kaltpressschweißbarkeit Für Versuche wurden die erarbeiteten Kriterien der Fügbarkeit von Bauteilen mit Durchsetzfüge-Kaltpressschweiß-Verbindungen verwendet.
Die Ergebnisse der Grundlagenuntersuchungen wurden auf das Fügen von praxisrelevanten Aluminiumwerkstoffen übertragen. Das Ziel der Untersuchungen bestand einerseits darin, die Fügetechnologie für das Durchsetzfüge-Kaltpressschweißen zu optimieren und anderseits darin, eine reproduzierbare hochfeste Verbindung zu erhalten. Dazu wurden Aluminiumwerkstoffe ausgewählt, die industriell häufig Anwendung finden. Als Optimierungsmethode kam die statistische Versuchsplanung zum Einsatz, da so die Versuche mit einem geringen zeitlichen und finanziellen Aufwand durchgeführt werden konnten. Die Untersuchungen bestätigen, dass sich vor allem mit gebeizten und gebürsteten Proben sehr gut reproduzierbare und hochfeste Verbindungen herstellen lassen. Durch die Optimierung der Fügetechnologie konnten für Durchsetzfüge-Kaltpressschweiß-Verbindungen Fügeparameter ermittelt werden, die optimale Verbindungswertigkeiten ermöglichen.
Unter statischer, dynamischer und schlagartiger Beanspruchung konnte die Leistungsfähigkeit von Durchsetzfüge-Kaltpressschweiß-Verbindungen gegenüber Durchsetzfügeverbindungen eindeutig nachgewiesen werden. So lagen die erreichten Höchstscherzugkräfte für EN AW-AIMg3 O um ca. 40 % und die Höchstkopfzugkräfte um ca. 60 % über denen von Durchsetzfügeverbindungen. Diese Festigkeitssteigerungen konnten auch für die anderen Aluminiumwerkstoffe nachgewiesen werden. Hier konnte die übertragbare Höchstscherzugkraft bis auf 170 % gesteigert werden. in Verbindung mit den höheren Scherzugkräften nahm auch die Steifigkeit von Durchsetzfüge-Kaltpressschweiß-Verbindungen zu. Vorteilhaft wirkte sich dies unter schlagartiger Beanspruchung aus. Im Gegensatz zu Durchsetzfügeverbindungen wurden die Verbindungen nicht zerstört und somit konnte ein sehr gutes Crashverhalten festgestellt werden. Mit Durchsetzfüge-Kaltpressschweiß-Verbindungen konnte 30 % mehr an Energie absorbiert werden. Die Untersuchungsergebnisse bestätigen, dass der Einsatz im Bereich hoher Beanspruchungen möglich ist.
Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass das Ziel dieses Forschungsvorhabens erreicht wurde, die Eigenschaften von Durchsetzfügeverbindungen an Aluminium gezielt durch die reproduzierbare Erzeugung von partiellen Kaltpressverschweißungen zu verbessern.
Die Herstellung von Durchsetzfüge-Kaltpressschweiß-Verbindungen erfordert keine Zusatzstoffe und keine Veränderung der Durchsetzfügetechnologie. Den entscheidenden Einfluss auf die Herstellung solcher Verbindungen besitzt der Oberflächenzustand der zu fügenden Bleche.
Als Oberflächenvorbehandlungsprozesse können ohnehin in einer Fertigung vorhandene Prozesse genutzt werden. Unter der Beachtung der Kriterien der Fügbarkeit von Bauteilen mit Durchsetzfüge-Kaltpressschweiß-Verbindungen können diese Verbindungen für die Fertigung hochfester Aluminiumbauteile eingesetzt werden.
Aktualisiert: 2022-02-08
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Das Nieten besitzt insbesondere aufgrund wirtschaftlicher und ökologischer Vorteile im Vergleich zu anderen Fügeverfahren in der blechverarbeitenden Industrie unverändert Bedeutung. Insbesondere das Blindnieten und eine neue Verfahrensvariante, das Stanznieten mit Halbhohl- oder Vollniet konnten sich etablieren. Neben dem Einsatz dieser Verbindungen an mechanisch beanspruchten Bauteilen, gibt es auch zahlreiche Anwendungsfälle bei denen Nietverbindungen zusätzlich thermisch beansprucht werden. An genieteten Bauteilen können fertigungsbedingte (i. d. R. einmalige) und/oder funktionsbedingte (i. d. R. mehrmalige) thermische Beanspruchungen auftreten. Die Eigenschaften von Nietverbindungen während oder nach einer thermischen Beanspruchung sind aber kaum bekannt.
Eine umfassende Kenntnis dieser Eigenschaften bzw. Eigenschaftsänderungen solcher Verbindungen ist aber notwendig. Daraus leitet sich das Ziel dieses Forschungsvorhabens ab, die Untersuchung der mechanischen Eigenschaften von thermisch beanspruchten Nietverbindungen (Blind- und Stanznietverbindungen) an Stahl, Aluminium und der Kombination Stahl/Aluminium.
Für Blind- und Stanznietverbindungen an unbeschichteten und beschichteten Stahlwerkstoffen und an der Werkstoffkombination Stahl/Aluminium konnten nach einer ein- und mehrmaligen Erwärmung nur vereinzelte geringe Festigkeitsabfälle, unter die Festigkeit von thermisch unbeanspruchten Nietverbindungen, festgestellt werden. Prinzipiell fällt die Festigkeit nicht unter die Ausgangsfestigkeit thermisch unbeanspruchter Nietverbindungen und die statischen Festigkeitskennwerte steigen sogar signifikant in einem Temperaturbereich von T E = 300 °C bis T E = 400 °C auf bis zu 150 % der Höchstzugkraft thermisch unbeanspruchter Nietverbindungen (Stanznietverbindungen mit Halbhohlniet gefügt) an.
Die Ursachen dafür sind hauptsächlich Reckalterungsprozesse, die sich aber nicht negativ auf die dynamische Festigkeit auswirken, und auch Oxidationsprozesse, die die Reibverhältnisse in den Verbindungen verbessern. , Die mechanischen Eigenschaften von Blind- und Stanznietverbindungen an Aluminium nach einer einmaligen Erwärmung bleiben in der Regel unverändert, können sich aber auch, im Vergleich zu thermisch unbeanspruchten Verbindungen, in Abhängigkeit von der gefügten Legierung etwas verschlechtern. Die Ursache ist aber oft das thermische Verhalten der gefügten Grundwerkstoffe. Die mechanischen Eigenschaften von Blind- und Stanznietverbindungen während einer thermischen Beanspruchung verschlechtern sich an Stahl ab Temperaturen von ca. T E = 300 °C und an Aluminium ab Temperaturen von ca. T E = 100 °C deutlich auf bis zu 50 % der Ausgangsfestigkeit. Die Ursachen hierfür liegen aber auch im thermischen Verhalten der gefügten Grundwerkstoffe.
Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass Nietverbindungen nach einer praxisrelevanten thermischen Beanspruchung weitestgehend thermisch beständig sind. Die mechanischen Eigenschaften können sich aber auch unter bestimmten Bedingungen sowohl verschlechtern als auch verbessern. Die Anwender von Nietverbindungen, insbesondere kleine und mittlere Unternehmen, können im Ergebnis dieser Forschungsarbeit die Einsatzmöglichkeiten von Nietverbindungen an thermisch beanspruchten Bauteilen beurteilen und mögliche Eigenschaftsveränderungen konstruktiv berücksichtigen.
Aktualisiert: 2022-02-08
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