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EFB-Forschungsbericht Nr. 222

Clinchen von zwischenstufenvergüteten Kaltbandstählen im Dünnblechbereich

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Verfasser:
Prof. Dr.-Ing. Volker Thoms,Dipl.-Ing. Monika Timm, Institut für Produktionstechnik der Technischen Universität Dresden

65 Seiten (Sw 49, teils farbige Abb.)

ISBN: 978-3-86776-179-6

Preis (Digital) EUR 33,00

Preis (Print) EUR 37,50

Zusammenfassung

Clinchverfahren sind zum prozesssicheren Verbinden von zwischenstufenvergüteten Stahldünnblechen mit Stahlblechen in Tiefziehqualität bzw. mit höherfesten Stahlblechen geeignet. Das im Rahmen des Projektes untersuchte Clinchsystem A (Rundpunkt mit geschlossener Matrize) eignet sich besser zur Verarbeitung von Bauteilen aus PT120 als das untersuchte Clinchsystem B mit sich öffnender Matrize. Ursache hierfür ist der unterschiedliche Werkstofffluss bei der Punktausbildung.

Bei den untersuchten Werkstoffkombinationen wurde das empfohlene Blechdickenverhältnis (nach DVS/EFB 3420) t1/t2>0,5 deutlich unterschritten. Der Nachweis wurde erbracht, dass Materialen mit einer Zugfestigkeit >700MPa clinchbar sind, wobei das dünnere und festere Material stempelseitig anzuordnen ist. Zwischenstufenvergütete Stahldünnbleche sollten eine Bruchdehnung von 9% aufweisen, um sie durch Clinchen mit anderen Stahlblechen prozesssicher und reproduzierbar zu verbinden.

Bei Überprüfung der Praxistauglichkeit der unter Laborbedingungen erzielten Ergebnisse zeigte sich, dass bei der Verarbeitung von PT120 in Seriensetzeinrichtungen die Fügeteile beölt verarbeitet werden sollten, um eine Selbstzentrierung der Setzwerkzeuge zu erzielen und eine rissfreie Punktausbildung zu gewährleisten.

Stichversuche zur Reduktion der Fügekräfte mittels Clinchen mit überlagerter Bewegung (Radialclinchen) belegen, dass die zur Punktherstellung notwendige Fügekraft beim Radialclinchen um ca. 50% geringer ist.

Die Anwendbarkeit alternativer Fügeverfahren (Stanznieten mit Halbhohlstanzniet) wurde nachgewiesen.

Untersuchungen zum Clinchen-Kleben belegten, dass sich der Klebstoff zwischen den Fügeteilen sich nicht negativ auf die Punktausbildung auswirkte, was sich in den Verbindungsfestigkeiten der geclinchten Kleb-Proben im unausgehärteten Zustand zeigt. Trotz Klebstoff zwischen den Fügeteilen sind identische Verbindungsfestigkeiten im quasistatischen Scher- und Schälzug im unausgehärteten Zustand des Klebstoffes im Vergleich zu den Proben ohne Klebstoff zu verzeichnen. Die Handlingsfestigkeit der geclinchten Kleb-Proben im unausgehärteten Zustand wurde nachgewiesen.

Das Forschungsvorhaben „Clinchen von zwischenstufenvergüteten Kaltbandstählen im Dünnblechbereich“ wurde unter der Fördernummer AiF 13213BR 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. 222 erschienen und ist bei der EFB-Geschäftsstelle erhältlich.

Inhalt

1 Einleitung /Ausgangssituation
2 Zielsetzung
3 Stand der Technik
3.1 Eigenschaften zwischenstufenvergüteter Kaltbandstahlbleche
3.2 Clinchverfahren
4 Versuchsdurchführung, Werkstoffauswahl und -kennwerte
4.1 eingesetzte Werkstoffe und deren Kennwerte
4.2 Versuchsplan und Probengeometrie
4.3 eingesetzte Verfahren und Versuchseinrichtungen
4.3.1 eingesetzte Clinchverfahren
4.3.2 Setzeinrichtungen
4.3.3 Prüfeinrichtungen
5 Punktausbildung und Verbindungsfestigkeiten
5.1 Clinchen Rundpunkt einstufig öffnende Matrize – Verfahren B
5.1.1 Punktausbildung
5.1.2 Verbindungsfestigkeiten
5.2 Clinchen einstufig Rundpunkt geschlossene Matrize – Verfahren A
5.2.1 Punktausbildung
5.2.2 Verbindungsfestigkeiten
5.2.3 Gegenüberstellung der ermittelten Verbindungsfestigkeiten
5.3 Chargenuntersuchungen – Änderung der tribologischen Verhältnisse
6 Stichversuche
6.1 Stanznieten mit Halbhohlstanzniet
6.2 Clinchen-Kleben
6.3 Clinchen mit überlagerter Bewegung - Radialclinchen
6.4 Prozesssicherheit
7 Zusammenfassung
Literatur