Fostabericht P 862 - Weiterentwicklung des Schweißnietens für die Anbindung von Leictmetallen und faserverstärkten Kunststoffen an StahlstrukturenFostabericht P 862 - Weiterentwicklung des Schweißnietens für die Anbindung von Leictmetallen und faserverstärkten Kunststoffen an Stahlstrukturen

P 862 – Weiterentwicklung des Schweißnietens für die Anbindung von Leichtmetallen und faserverstärkten Kunststoffen an Stahlstrukturen

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P862

ISBN: 978-3-942541-81-7 Artikelnummer: P862 Kategorien: ,

Beschreibung

P 862 – Weiterentwicklung des Schweißnietens für die Anbindung von Leichtmetallen und faserverstärkten Kunststoffen an Stahlstrukturen

Die Verringerung des CO2-Ausstoßes von Kraftfahrzeugen soll einen Beitrag zur Reduktion der CO2-Emissionen leisten, was sich durch aktuelle Verordnungserlassungen und Auflagen widerspiegelt. Neben der Steigerung des Wirkungsgrades der Antriebskomponenten bietet die Verminderung des Fahrzeuggewichtes ein wesentliches Potenzial zur Emissionssenkung.
Zur Gewichtsreduktion der Karosserie, als massereichste Komponente, wurden u. a. Mischbaukonzepte entwickelt. Zu den dabei eingesetzten Werkstoffen zählen in erster Linie hoch und höchstfeste Stähle. In zweiter Linie gehören Leichtmetalle, wie Aluminium oder Magnesium und faserverstärkte sowie unverstärkte Kunststoffe dazu. Der effektive Einsatz der beanspruchungsgerechten Kombinationen dieser Werkstoffe setzt die Verwendung geeigneter Fügetechniken voraus. EineLösung dieser fügetechnischen Aufgaben bietet das Schweißnieten. Hierbei wird ein nietförmiges Element aus Stahl in den Verbundpartner (z.B. Aluminium) eingebracht und mit dem darunter liegenden Stahlblech mittels konventioneller Widerstandspunktschweißtechnik (WPS) verbunden. Mit diesem Fügeverfahren wird eine kraft-, form- und stoffschlüssige Verbindung realisiert, wodurch hohe Verbindungsfestigkeiten erreicht werden können. Für den Einsatz dieser innovativen
Fügetechnologie zum Fügen von Mischbauweisen, wie sie z.B. im Automobilbau oder Flugzeugbau Anwendung finden, muss das Fügeverfahren weiterentwickelt werden.
iel des Forschungsprojektes war die Qualifizierung des Schweißnietens als wirtschaftliches Fügeverfahren zum Verbinden von Leichtmetallen und faserverstärkten Kunststoffen in Kombination mit Stahlwerkstoffen. Um dieses Ziel zu erreichen, wurden Einflussgrößen auf den Füge- bzw. Schweißprozess und auf die Fügeelementausbildung analysiert und daraus Maßnahmen zur Optimierung der Prozessparameter und des Prozessablaufs abgeleitet. Des Weiteren wurde das Schweißnieten in Kombination mit dem Kleben betrachtet und die dabei auftretenden Einflussgrößen unter Variation der Werkstoffkombinationen erarbeitet und Handlungsempfehlungen bezüglich der Prozessführung abgeleitet. Auf Basis der gewonnenen Ergebnisse wurden Festigkeitskennwerte für unterschiedliche Werkstoffkombinationen unter quasistatischer und zyklischer Belastung ermittelt und mit Kennwerten halbhohlstanzgenieteter Verbindungen verglichen. Aufgrund der verschiedenen Werkstoffe in der Fügezone und der dadurch verstärkten Korrosionsneigung wurden  Korrosionsuntersuchungen durchgeführt. In der Summe konnte mit den  Untersuchungen gezeigt werden, dass das Schweißnieten für das Fügen von Werkstoffkombinationen im Rahmen des Mischbaukonzeptes geeignet ist und das Anwendungsspektrum des Verfahrens besonders groß ist.
Das IGF-Vorhaben 16806 N der FOSTA-Forschungsvereinigung Stahlanwendung e. V., Düsseldorf, wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert. Das Vorhaben wurde am Laboratorium für Werkstoff- und Fügetechnik, Universität Paderborn, durchgeführt.

Autoren:
O. Hahn, G. Meschut, V. Janzen, F. Flüggen

Veröffentlichung:
2015