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EFB-Forschungsbericht Nr. 253

Ausweitung des Einsatzspektrums der Clinchtechnologien durch den Einsatz schneidender Systemvarianten

EFB253.jpg

Verfasser:
Prof. Dr.-Ing. Ortwin Hahn, Dipl.-Ing. Holger Thommes, Laboratorium für Werkstoff- und Fügetechnik (LWF) der Universität Paderborn

193 Seiten (sw 229 Abb., 35 Tab.)

ISBN: 978-3-86776-213-7

Preis (Digital) EUR 60,00

Preis (Print) EUR 67,40

Zusammenfassung

Ziel der Untersuchungen war es, die Anwendungsbereiche für Clinchverfahren durch den Einsatz von Systemen mit Schneidanteil zu erweitern. Unter dieser Zielstellung wurden Untersuchungen zu den Einsatzgrenzen schneidender Clinchverfahren hinsichtlich verarbeitbarer Blechdickenkombinationen, Fügeteilfestigkeiten und Werkstoffkombinationen durchgeführt.

In diesem Zusammenhang wurden die Besonderheiten von Clinchverbindungen, die mit einem Verfahren mit Schneidanteil erzeugt worden sind, hinsichtlich ihrer Auswirkung auf die Verbindungsqualität bewertet. Dies beinhaltete die Untersuchung der qualitätsrelevanten Merkmale: Festigkeitsverhalten unter quasistatischer, schlagartiger und zyklischer Belastung sowie des Korrosionsverhaltens. Außerdem wurde der Einsatz der schneidenden Clinchtechnologien in Verbindung mit der Klebtechnik hinsichtlich der Bauteil- und Werkzeugkontaminierung betrachtet.

Die Clinchverfahren mit Schneidanteil wurden im Rahmen des Projektes im Vergleich zu nichtschneidenden Clinchverfahren bewertet. Dabei lag das Hauptaugenmerk eindeutig auf der Darstellung der Anwendungsbereiche, die mit nichtschneidenden Clinchverfahren nicht mehr prozesssicher zu verarbeiten sind.

Die Ergebnisse der Untersuchungen wurden in einer Bewertungsgrundlage zum Einsatz dieser Systeme und zum direkten Vergleich mit anderen Fügeverfahren zusammengefasst.

Clinchtechnologien mit Schneidanteil bieten prozesssichere und berechenbare Verbindungen im Hinblick auf Fügeaufgaben, die mit nichtschneidenden Verfahren nicht mehr prozesssicher realisiert werden können. Sie bieten damit eine kostengünstige Alternative zum Einsatz anderer Fügetechnologien bzw. zu aufwendigen konstruktiven Lösungen schwieriger Fügeaufgaben.

Das Forschungsvorhaben "Ausweitung des Einsatzspektrums der Clinchtechnologien durch den Einsatz schneidender Systemvarianten" wurde unter der Fördernummer AiF 13966N von der EFB e.V finanziert und betreut und über die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AIF e.V) mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie (BMWI) gefördert. Der Abschlussbericht ist als EFB-Forschungsbericht Nr. 253 erschienen und ist bei der EFB-Geschäftsstelle erhältlich.

Inhalt

Abkürzungen und Formelzeichen
1 Einleitung
2 Zielsetzung des Forschungsprojektes
3 Stand Der Technik
3.1 Einordnung der Clinchsysteme
3.2 Anforderungen an weiterentwickelte Clinchsysteme
4 Versuchs- und Prüfbedingungen
4.1 Fügeteilwerkstoffe
4.1.1 Stahlwerkstoffe
4.1.2 Aluminiumwerkstoffe
4.2 Klebstoff
4.2.1 Sikaflex® -552
4.3 Verwendete Clinchverfahren
4.3.1 Einstufige, Nichtschneidende Clinchverfahren
4.3.2 Einstufige, Schneidende Clinchverfahren
4.4 Probenformen Und Probenfertigung
4.4.1 Probengeometrien Für Quasistatische Scher- und Kopfzugbelastung
4.4.2 Probenvorbehandlung
4.4.3 Probenfertigung
4.5 Prüfverfahren Und Prüfeinrichtungen
4.5.1 Metallographische Untersuchungen
4.5.2 Prüfung Unter Quasistatischer Belastung
4.5.3 Prüfung Unter Zyklischer Belastung
4.5.4 Prüfung Unter Schlagartiger Belastung
5 Ermittlung Der Materialkennwerte
6 Untersuchungen Unter Quasistatischer Belastung
6.1 Definition der Versagensarten schneind erstellter Clinchverbindungen
6.2 Einfluss von Anisotropie und Verfestigungsexponent auf Prozesskräfte und Verbindungsfestigkeiten
6.3 Ermittlung der Richtungsabhängigkeit des Tragverhaltens
6.3.1 1.4301 (Ts=0,5 Mm) In 1.4301 (Tm=1,0 Mm)
6.3.2 1.4526 (Ts=0,5 Mm) In 1.4016 (Tm=0,89 Mm)
6.4 Einfluss der Überlapplänge auf die Energieaufnahme einer Verbindung
6.5 Dx53d (Ts=0,5 Mm) In Dx53d (Tm=1,5 Mm)
6.6 Dx53d (Ts=1,5 Mm) In 1.4526 (Tm=0,5 Mm)
6.7 Dx53d (Ts=1,5 Mm) In 1.4016 (Tm=0,89 Mm)
6.8 1.4526 (Ts=0,5 Mm) In 1.4376 (Tz=1,5 Mm) In 1.4301 (Tm=1,0 Mm)
6.9 1.4016 (Ts=0,89 Mm) In 1.4016 (Tz=0,89 Mm) In 1.4376 (Tm=1,5 Mm)
6.10 Cpw800 (Ts=1,5 Mm) In Dx53d (Tz=1,5 Mm) In Dx53d (Tm=0,5 Mm)
6.11 Ac120 (Ts=1,15 Mm) In Ecodal (Tz=1,5 Mm) In Ecodal (Tm=1,5 Mm)
7 Clinchverbindungen unter dynamisch schwingender Belastung
8 Clinchverbindungen unter schlagartiger Belastung
9 Standmengen Schneidender Clinchwerkzeuge beim Fügen hochfester Stahlwerkstoffe
10 Clinchen in Kombination mit der Klebtechnik
11 Schneidend erstellte Verbindungen unter Korrosionseinfluss
12 Darstellung der Verfahrensgrenzen
13 Bewertungsgrundlagen zur Beurteilung der Leistungsfähigkeit von Clinchsystemen
14 Zusammenfassung
15 Literatur
16 Abbildungsverzeichnis
17 Tabellenverzeichnis
18 Anhang