Werkstoffstrukturen und Eigenschaften beim laserunterstützten Clinchen von hochfesten Stahl/Aluminium-Mischverbindungen
Julia Osten
Das Clinchen stellt ein effizientes Verfahren dar, artungleiche Werkstoffe miteinander zu fügen. Aktuell bestehen jedoch große Erkenntnislücken beim Fügen hochfester Werkstoffe durch plastische Deformation aufgrund des begrenzten Umformvermögens. Die Nutzung eines Lasers simultan zum Fügevorgang ermöglicht einen großen Fortschritt beim Clinchen hochfester Stahl/Aluminium-Mischverbindungen. Die Effekte der Halbwarmumformung (Verringerung der Festigkeit und Erhöhung der Duktilität) können für eine verbesserte Umformbarkeit höchstfester Werkstoffe genutzt werden. Für eine lange Lebensdauer der Fügeverbindung sollen nach dem laserunterstützten Clinchen allerdings möglichst hohe Festigkeiten im Werkstoff vorliegen. Diese gegensätzlichen Anforderungen verlangen eine genaue Werkstoffcharakterisierung mittels Thermischer und Thermo-mechanischer Analyse in Verbindung mit einer Beurteilung der Mikrostrukturen. Die Abbildung einer Laser-Wärmebehandlung in kalorimetrischen und dilatometrischen Untersuchungen liefern wertvolle Daten zum in-situ Umwandlungs- und Ausscheidungs- bzw. Auflösungsverhalten während einer Kurzzeiterwärmung der Werkstoffe. Die Auswirkung von temperierten Umformprozessen auf den Werkstoffendzustand kann mittels der Thermo-mechanischen Analyse in einem Umformdilatometer abgebildet werden. Mithilfe der angewandten Methoden können die wesentlichen Mechanismen aus werkstoffwissenschaftlicher Sicht interpretiert werden, welche grundlegend für die Beeinflussung der resultierenden Mikrostrukturen und Eigenschaften in den Werkstoffen sind. In der vorliegenden Arbeit liegt der Fokus auf der Untersuchung eines pressharten Mangan-Bor-Stahl, zwei Komplexphasenstählen sowie zwei aushärtbaren AlMgSi-Legierungen.
