Stöbern Sie in der
Publikationsliste »

0 Dokumente
auf der Merkliste »

EFB-Forschungsbericht Nr. 316

Bewertung der Schwingfestigkeit halbhohlstanzgenieteter Bauteile aus TRIP - Stählen anhand verschiedener Abbruchkriterien bei verschiedenen Prüffrequenzen

efb316.jpg

Verfasser:
Prof. Dr.-Ing. Ortwin Hahn, Dr.-Ing. Hendrik Leibold, Dr.-Ing. Jörn Tölle; Laboratorium für Werkstoff- und Fügetechnik (LWF), Universität Paderborn

130 Seiten (sw, 83 teils Abb., 27 Tab.)

ISBN: 978-3-86776-352-3

Preis (Digital) EUR 61,00

Preis (Print) EUR 69,00

Zusammenfassung

Hochfeste, komplexe Mehrphasenstähle finden aufgrund der Kombination guter Umformeigenschaften mit hoher Festigkeit eine breite Anwendung in modernen Karosseriekonzepten. Verbindungen stellen in diesen Bereichen zumeist die Schwachstellen dar und müssen für einen wirtschaftlichen Einsatz dieser Stahlwerkstoffe möglichst zuverlässig hinsichtlich ihrer Festigkeit beurteilt werden. Das Stanznieten bietet sich als Möglichkeit an, hochfeste Stahlwerkstoffe sowohl artrein aber auch in Mischbauweise mit Leichtbauwerkstoffen, bei hoher Prozesssicherheit und Festigkeit, zu verbinden.

Durch den Einsatz des Halbhohlstanzniettypes HD2 in Kombination mit der Umset-zung eines schnellen Fügeprozesses (100 bis 150 mm/s) konnten die Halbhohlstanzniet-Verbindungen prozesssicher ohne Rissbildung hergestellt werden. Weiterhin wurden Vollstanzniet- und Punktschweißverbindungen mit betrachtet.

In den zyklischen Versuchen konnten die unterschiedlichen Versagensmechanismen der drei betrachteten Verbindungsarten unter Scherzugbelastung aufgezeigt werden. Mit Hilfe der Versuchsdaten wurden Wöhlerlinien für sechs Auswertekriterien abgeleitet und die Lage zueinander im Kontext der Versagensarten diskutiert. Hinsichtlich der zyklischen Festigkeit bestätigten sich die guten Eigenschaften der Halbhohl- und der Vollstanznietverbindungen aus früheren Untersuchungen. Ein möglicher Einfluss der Prüffrequenz auf die Lage der Wöhlerlinien konnte in dem Projekt nicht bestätigt werden.

In den Versuchen an den halbhohlstanzgenieteten LWF-KS-2-Proben wurden Schädigungsgrenzkurven für die Kriterien Bruch und technischer Anriss ermittelt. Gerade die Aufstellung dieser Daten für das Kriterium technischer Anriss ermöglicht die direkte Verwendung der Versuchsergebnisse für eine Lebensdauerabschätzung mit der Finiten-Elemente-Methode. Hier wurden die geeigneten Daten sowohl für eine detaillierte Analyse nach dem lokalen Konzept als auch für Berechnungen größerer Strukturen mit Ersatzelementen zur Verfügung gestellt. Die Erkenntnisse über die Lage der Wöhlerlinien zueinander und die Schädigungsabläufe konnten durch Versuche an halbhohlstanzgenieteten und punktgeschweißten H-Scherzugproben für ei-ne Mehrelementprobe bestätigt werden.

Trotz der schwierigen Schädigungsdetektion in den Hilfsfügeteilen konnten in dem Projekt in einer Vielzahl von Abschaltversuchen durch metallographische Untersuchungen Schädigungen schon für Frequenzänderungen von ∆f = 0,5 Hz nachgewiesen werden.

Durch umfangreiche Versuche erfolgte in diesem Projekt die Qualifizierung der Stanzniettechnologie für das Fügen von hochfesten Mehrphasenstählen. Dabei wur-den neben dem Nachweis der prozesssicheren Fertigungstechnik auch die für die Auslegung von Bauteilen bei zyklischer Belastung relevanten Kennwerte bereitgestellt. Somit wurde das Projektziel erreicht.

Das Forschungsvorhaben „Bewertung der Schwingfestigkeit halbhohlstanzgenieteter Bauteile aus TRIP-Stählen anhand verschiedener Abbruchkriterien bei verschiedenen Prüffrequenzen“ wurde unter der Fördernummer AiF 15603N 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. 316 erschienen und bei der EFB-Geschäftsstelle und im Buchhandel erhältlich.

Inhalt

Formelzeichen und Abkürzungen
1 Einleitung
2 Stand der Technik
2.1 Stanznieten mit Halbhohlniet
2.2 Widerstandspunktschweißen
2.3 Schwingfestigkeit von Verbindungen
2.4 Anrissbildung und Rissfortschritt
2.5 Versagenskriterium für gefügte Bauteile
3 Werkstoffe und Probengeometrien
3.1 Werkstoffe
3.1.1 HCT600X
3.1.2 HCT690T
3.1.3 Halbhohlstanznieten
3.1.3.1 Verwendete Hilfsfügeteile
3.1.3.2 Verwendete Matrizen
3.1.3.3 Fügeeinrichtung
3.1.3.4 Fügeelementausprägung
3.1.4 Widerstandspunktschweißen
3.1.5 Vollstanznieten
3.2 Probengeometrien
3.2.1 Einfach überlappte Scherzugprobe
3.2.2 LWF-KS2-Probe
3.2.3 H-Proben
4 Versuchsaufbau und -durchführung
4.1 Einfach überlappte Scherzugprobe
4.2 KS-2-Probe
4.3 H-Scherzugprobe
5 Methoden zur Erfassung und Überwachung von Schädigungen
5.1 Steifigkeitsanalyse
5.2 Frequenzanalyse
5.3 Thermometrisches Verfahren
5.4 Metallographische Methoden
5.5 Farbeindringverfahren
6 Versuchsergebnisse
6.1 Versuche bei quasistatischer Belastung
6.1.1 Quasistatische Versuche an gefügten Flachproben aus HCT600X
6.1.2 Quasistatische Versuche an gefügten Flachproben aus HCT690T
6.2 Versuche bei zyklischer Belastung
6.2.1 Zyklische Versuche an gefügten Flachproben
6.2.1.1 HCT600X
6.2.1.2 HCT690T
6.2.2 Zyklische Versuche an gefügten LWF-KS-2-Proben
6.2.2.1 HCT600X
6.2.2.2 HCT690T
6.2.3 Zyklische Versuche an gefügten H-Proben
6.3 Bestimmung der Schädigung in Abschaltversuchen
6.3.1 Halbhohlstanzgenietete Flachproben
6.3.2 Halbhohlstanzgenietete KS-2-Proben
6.3.3 Halbhohlstanzgenietete H-Proben
6.4 Vergleich und Diskussion der Versuchsergebnisse
6.4.1 Diskussion der Anwendbarkeit verschiedener Versagenskriterien
6.4.2 Gegenüberstellung der Anriss- und Bruch-Wöhlerlinien der betrachteten Fügeverbindungen
7 Zusammenfassung
8 Literaturverzeichnis
Anhang A: Tabellarische Auflistung der Schwingfestigkeitsergebnisse
Anhang B: Bilder