Stöbern Sie in der
Publikationsliste »

0 Dokumente
auf der Merkliste »

EFB-Forschungsbericht Nr. 050

Grundlegende Untersuchungen zur Eignung des Stanznietens zum Verbinden von Aluminiumwerkstoffen

efb50.jpg

Verfasser:
Prof. Dr.-Ing. habil. Wolfgang Voelkner, Dipl.-Ing. Fritz Liebrecht, Institut für Produktionstechnik, Professur für Urform- und Umformtechnik, der Technischen Universität Dresden, Prof. Dr.-Ing. Ortwin Hahn, Dipl.-Ing. Wilhelm Lappe, Laboratorium für Werkstoff- und Fügetechnik der Universität-GH Paderborn

118 Seiten (Sw 75 Abb.)

ISBN: 978-3-86776-040-9

Preis (Digital) EUR 49,00

Preis (Print) EUR 55,60

Schlagwörter: Rissbildung

Zusammenfassung

Die Ausbildung des Fügeelementes wird im wesentlichen durch die Teilprozesse Einsenken, Schneiden, Spreizen und Stauchen charakterisiert, deren Ablauf durch die die Anpassung der Systemkomponenten gezielt beeinflußt werden kann.

Das Hilfsfügeteil (Halbhohlniet) hat mit seinen stofflichen und geometrischen Eigenschaften den dominanten Einfluß auf das Fügeergebnis. Die Anpassung von Halbhohlniet und Matrize auf die Fügeaufgabe muß so erfolgen, daß das Überschreiten des Grenzformänderungsvermögens des Fügeteil- und/ oder Nietwerkstoffes und die damit verbundene Rißbildung vermieden wird.

Das saubere Durchtrennen der stempelseitigen Blechlage wird erreicht, wenn die zur Verfügung stehende Niederhalterkraft das Nachfließen von Werkstoff in die Fügezone vermindert und der zentrische Kegelstumpf der Matrize das Fügeteil so abstützt, daß nur eine geringe Einsenkung von Fügeteilwerkstoff in die Gravur der formgebenden Matrize auftritt. Die ballige Gestaltung des zentrischen Kegelstumpfes unterstützt die Aufspreizung des Nietfußes und ermöglicht das Nachfließen von Werkstoff der matrizenseitigen Blechlage vom Kern in den Randbereich des Schließkopfes, so daß der Halbhohlniet vollständig vom Blechwerkstoff umschlossen wird.
Eine hohe Reproduzierbarkeit der Ergebnisse wird über eine wegabhängige Steuerung (Stempelweg) des Fügevorganges erreicht.

Der Einsatz von Nietsetzeinrichtungen mit Kompensation bzw. Minimierung der Kippungs- und Vesatzfehler erbringt eine signifikante Verbesserung der Verbindungsqualität.

Weiterhin ist es unumgänglich, die Streubreite der Fertigungsrandbedingungen (z.B. Oberflächenzustand der Fügeteile, Betriebsverhalten der Krafterzeugungseinrichtung) einzugrenzen, da beispielsweise unterschiedliche Befettungszustände der Fügeteiloberfläche einen Abfall der Maximalkraft im Scherzugversuch von bis zu 25% verursachen können.
Bei angepasster Prozeßgestaltung lassen sich Aluminiumbleche und -profile in reproduzierbarer Fügequalität rationell verbinden.

Die Stanznietverbindung zeichnet sich durch geringe Bauteilbeeinflussung (hinsichtlich Wärmeeintrag), Mediendichtheit und im Vergleich zum Widerstandspunktschweißen durch eine enorm hohe dynamische Belastbarkeit aus.

Um weiterführende Aussagen zur Prozessgestaltung beim Stanznieten von Aluminiumwerkstaften treffen zu können, ist die Anwendung statistischer Methoden der Versuchsplanung und -auswertung erforderlich. Nur so können die Vielzahl der Einflußfaktoren und ihre Wechselwirkungen komplex analysiert und eine umfassende Optimierung des Stanznietverfahrens realisiert werden.

Das Forschungsvorhaben „Grundlegende Untersuchungen zur Eignung des Stanznietens zum Verbinden von Aluminiumwerkstoffen“ wurde unter der Fördernummer AiF. 10094B 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. 50 erschienen und ist bei der EFB-Geschäftsstelle erhältlich.

Inhalt

1. Einleitung
2. Begriffsdefinition
2.1. Verfahrenstechnische Charakterisierung
2.2. Stand der Erkenntnisse
3. Ziel und Inhalt der Arbeit
4. Fügeteilwerkstoffe und Probenformen
4.1. Fügeteilwerkstoffe
4.2. Probenformen für Stanznietverbindung
4.3. Herstellung der Probekörper
4.4. Oberflächenbehandlung der Fügeteile
5. Hilfsfügeteil und Setzwerkzeug
5.1. Stanzniet
5.1.1. Gestalt des Halbhohlnietes
5.1.2. Werkstoff und Herstellung
5.2. Formgebende Matrize
6. Versuchsaufbau
6.1. Stanznieteinrichtung
6.2. Prüfmaschinen
6.2.1. Statische Prüfmaschinen
6.2.2. Dynamische Prüfmaschinen
6.3. Meßwerterfassungssystem
7. Prozeßbetrachtung
7.1. Fügeergebnisse im Ausgangszustand
7.2. Realer Prozeßablauf
7.3. Einflußfaktoren auf den Stanznietprozeß
8. Prozeßbeeinflussung
8.1. Variation der geometrischen Gestalt
8.1.1. Nietfußgeometrie
8.1.2. Nennlänge
8.1.3. Nietbohrungsdurchmesser
8.1.4. Nietbohrungstiefe
8.2. Variation der Matrizengravur
8.3. Variation der Niederhalterkraft
8.4. Einfluß der Prozeßsteuerung
9. Tragverhalten der Stanznietverbindungen
9.1. Scherzugversuch, quasistatisch
9.1.1. Blechverbindungen A1Mg3 W19
9.1.2. Blechverbindungen AlMgSi1 F32
9.1.3. Profilverbindungen AlMgSi0,5 F22
9.1.4. Blech-Profilverbindungen A1Mg3 W19/AlMgSi0,5 F22; AlMgSi1 F32/AlMgSi0,5 F22
9.2. Kopfzugversuch, quasistatisch
9.3 Scherzuguntersuchungen zu Punktschweißverbindungen
10. Dynamische Untersuchungen
10.1. Versuchswerkstoffe und Niettypen
10.2. Versuchsdurchführung
10.3. Versuchsergebnisse
10.3.1. Versagensverhalten Proben AlMgSi1 F32
10.3.2. Versagensverhalten Proben A1Mg3 W19
10.4. Schwingfestigkeitskurven
11. Zusammenfassung
Bildverzeichnis
Literaturverzeichnis