In-Mould-Assembly von Kunststoff/Magnesium-Hybridbauteilen
Simon Wurzbacher
Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass Bleche aus Magnesiumknetlegierungen mit verschiedenen Verfahren der In-Mould-Assembly durch Hinterspritzen mit technischen Thermoplasten zu Kunststoff/Magnesium-Hybridbauteilen gefügt werden können. Die mechanischen Eigenschaften der Verbindung können durch die Art der Verbindung, die Spritzgießparameter und die Werkstoffkombination beeinflusst werden. Durch eine gezielte Optimierung dieser Einflussfaktoren können Festigkeiten erreicht werden, welche die Verbindung für Strukturbauteile qualifizieren. Zur Untersuchung der Verbundfestigkeit mittels In-Mould-Assembly gefügter Kunststoff/Metall-Hybridbauteile wurden Zugscherprüfkörper für Metallklebungen erfolgreich modifiziert. Es konnte gezeigt werden, dass bei der Interpretation der Ergebnisse beachtet werden muss, dass der im Zugscherversuch auftretende Lastfall abhängig von der gewählten Materialkombination ist. Die Ergebnisse können daher vor allem aufgrund unterschiedlicher Materialsteifigkeiten nicht immer direkt auf andere Materialkombinationen übertragen werden.
Für das etablierte Fügeverfahren der Durchspritzpunkte konnten aus Richtlinien und Normen für Bolzenverbindungen verschiedene Dimensionierungsverhältnisse abgeleitet werden. Die Analyse zeigt, dass kleine Zapfendurchmesser eine höhere auf den Zapfenquerschnitt bezogene Kraft aufnehmen können und daher in der Anwendung zu bevorzugen sind. Neben der Dimensionierung spielt vor allem die Gestaltung der Anbindung eine entscheidende Rolle für die erzielbare Festigkeit und Reproduzierbarkeit. Durch die schlechte Kaltverformbarkeit von Magnesium bilden sich je nach Einbringungsart der Durchbrüche Grate an den Durchbruchrändern, was auch beim Zuschnitt von Magnesiumeinlegern zu beobachten ist. Da Grate die Festigkeit der Verbindung wahrscheinlich aufgrund von Kerbspannungen reduzieren können, sollten diese vor dem Hinterspritzen entfernt oder Verfahren eingesetzt werden, bei denen eine Gratbildung vermieden werden kann. Alle untersuchten Durchspritzpunkte versagen in der Verbindung zwischen Zapfen und Kunststoffkomponente. In diesem Bereich tritt eine Trennung der Schmelzeströme auf, was zu einer Umorientierung der Glasfasern in diesem Bereich führt. Es ist davon auszugehen, dass die Festigkeit in diesem Bereich reduziert wird.
