Autor: Jens Wehner

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.