Beschreibung
P 401 – Entwicklung von Verfahren zum Stanznieten nichtrostender hochlegierter Stähl mit nichtrostenden Nieten
Hochlegierte, nichtrostende Stähle finden zunehmend Anwendung in der Investitionsgüter- und in der Konsumgüterindustrie. Die Gründe für den wachsenden Einsatz dieser Werkstoffgruppe sind in den technischen Eigenschaften zu sehen. Wesentliche Merkmale der nichtrostenden Stähle sind Korrosionsbeständigkeit, Hitze- und Feuerbeständigkeit, gute mechanische und physikalische Eigenschaften, günstige Verarbeitungseigenschaften, attraktives Erscheinungsbild, keimabweisende hygienische Oberflächen, Umweltfreundlichkeit und Recyclingfähigkeit. Insbesondere die Kombination vieler der genannten Eigenschaften in einem Werkstoff machen die Attraktivität nichtrostender Stähle
aus. Durch Produktivitätsfortschritte war es möglich, den Preis für den am häufigsten eingesetzten Werkstoff 1.4301 über die letzten 20 Jahre zu senken. In verschiedenen Bereichen der Blechverarbeitung wird zunehmend auf den Einsatz nichtrostender Blechwerkstoffe gesetzt. Hier spielen die Korrosionseigenschaften, aber auch die guten Umformeigenschaften insbesondere bei der Verwendung austenitischer Sorten eine wesentliche Rolle.
In der Verarbeitung der nichtrostenden Stahlblechwerkstoffe werden das Widerstandspunktschweißen und das Rollnahtschweißen erfolgreich eingesetzt. Obwohl die kritischen Temperaturbereiche sehr rasch durchlaufen werden, kann sich die Wärmeeinbringung beim Fügen nachteilig auf die Korrosionsbeständigkeit auswirken. Dem Auftreten von Anlauffarben, die das optische Erscheinungsbild und die Korrosionsbeständigkeit negativ beeinflussen, begegnet man durch den Einsatz von Schutzgas oder häufiger durch Nacharbeit mittels Beizen oder auch Schleifen. Diese Nacharbeiten erhöhen die Kosten der Verbindung beträchtlich und sollen durch den Einsatz der im Rahmen dieses Vorhabens eingesetzten Fügetechnologie nicht mehr notwendig sein.
Der Einsatz der Stanznietverfahren, insbesondere der Halbhohlstanznietverfahren, galt für den Bereich der nichtrostenden Stahlbleche bislang weitestgehend als nicht praktikabel. Dies resultiert nicht zuletzt aus der Tatsache, dass im Bereich der Halbhohlstanzniettechnologie kein Niet am Markt war, der als nichtrostender Niet die Verarbeitung nichtrostender Stahlwerkstoffe ermöglichte. Im Rahmen des Vorhabens ist die Basis geschaffen worden, die Stanznietverfahren hinsichtlich ihrer Verarbeitungseigenschaften beim Einsatz nichtrostender Stähle zu beschreiben. Es sind Ergebnisse für den Anwender erarbeitet worden, die für die Auslegung einer Fügeeinrichtung und die Arbeit mit der Setzeinheit Angaben zur prozesssicheren Verarbeitung der nichtrostenden Stähle mit nichtrostenden Stanznieten liefern.
Weiterhin werden Kennwerte bereitgestellt, die das Tragverhalten dieser Verbindungen beschreiben. Im Rahmen der Untersuchungen wurde nachgewiesen, dass nichtrostende Stanzniete mit Methoden, die mit industriellen Maßstäben vergleichbar sind, herstellbar und in Kombination mit nichtrostenden Blechwerkstoffen verarbeitbar sind.
Das Forschungsvorhaben wurde am Laboratorium für Werkstoff- und Fügetechnik der Universität Paderborn, beim Fachbereich Maschinenbau – Automatisierungstechnik, Fachhochschule Südwestfalen, Abteilung Soest und bei der ThyssenKrupp Nirosta GmbH, Krefeld, mit fachlicher Begleitung und mit finanzieller Förderung durch die Forschungsvereinigung Stahlanwendung e. V., Düsseldorf, aus Mitteln der Stiftung Stahlanwendungsforschung, Essen, durchgeführt.
Autoren:
O. Hahn, W. Flügge, A. Schulz Beenken, J. Schulte, S. Schuberth
Veröffentlichung:
2009
