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Ziel des Vorhabens war es, spezifische Geometrieverhältnisse für Vorlöcher einzustellen und deren quantitative Auswirkung auf die Ausbildung und Belastbarkeit der Fügeverbindung zu untersuchen und herauszuarbeiten, auf …
P 986 - Vorlocheinbringung mittels Scherschneidenfür Funktionselemente und Clinchpunkte in höchstfeste Stähle "Vorlocheinbringung mittels Scherschneiden für Funktionselemente und Clinchpunkte in höchstfeste Stähle" Ziel des Vorhabens war es, spezifische Geometrieverhältnisse für Vorlöcher einzustellen und deren quantitative Auswirkung auf die Ausbildung und Belastbarkeit der Fügeverbindung zu untersuchen und herauszuarbeiten, auf welche Werkstoffe diese Effekte übertragbar bzw. anwendbar sind. Sich daraus ableitende Ergebnisse sind: 1. Lochen von höchstfesten Stählen mit minimalem Kraftbedarf und Senkung der Reaktionskräfte bis zu 60% kann durch Schrägschneiden realisiert werden, 2. gezielte Anpassung der Vorloch- und Lochwandungsgeometrie an die Anforderungen des Setzens von Funktionselementen und des Clinchens durch Parallel- und Schrägschnitt kann realisiert werden, 3. Integration von Zusatzfunktionen des Vorloches für Funktionselemente und Clinchpunkte in die Blechebene zur Steigerung der Verdrehsicherheit und Montagerichtungsunabhängigkeit ist möglich, 4. grundlegende Aussagen zu einer neuen Clinchvariante für höchstfeste und pressgehärtete Stähle, die es ermöglicht, Fügeaufgaben die mit bisherigen Verfahren aus geometrischen und/oder werkstofflichen Gründen nicht fügbar sind, da nur das Umformvermögen des stempelseitigen Fügepartners berücksichtigt werden muss, können getroffen werden, 5. Prüfung der Belastbarkeit so optimierter Fügeverbindungen wurde durchgeführt. Aus wirtschaftlicher Sicht entstehen geringere Anlagen- und Werkzeugbelastungen beim Schneidvorgang, was zu einer Standmengenerhöhung der Werkzeuge führt.
Dies ermöglicht Anlagen und Werkzeuge kleiner zu dimensionieren, um z.B. leichtere C-Bügel mit größerer Bewegungs- und Aktionsfreiheit einsetzen zu können. Die Projektergebnisse führen zur Erweiterung des Einsatzspektrums bestehender Produkte und Systeme, da das Fügen mit vorhandenen Werkzeugen erfolgen kann. Die neuen technischen Erkenntnisse könnten zum Teil ohne Anlagenmodifizierung, kurzfristig in die praktische Anwendung überführt werden, da es sich um eine Nutzung bereits in die Fertigung integrierter Fügesysteme handelt. Die Setzeinrichtungen dieser Fügesysteme und der Montageprozess bedürfen keiner Modifikation, da die Vorlochoperation örtlich und zeitlich vom Fügevorgang entkoppelt werden kann. Ein Werkzeug- oder Modellwechsel, eine konstruktionsbedingte Bauteiländerung oder die Neueinführung eines Produktes können den Zeitpunkt für die Umsetzung definieren.
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P 883 - Fixierung geklebter Mischbauverbindungen aus Aluminium in Kombination mit presshartem 22MnB5 mittels neuem Nietsystem Das Vollstanznieten in Kombination mit der Klebtechnik stellt eine Hybridfügetechnik dar, die insbesondere in Hinsicht auf das Fügen von hochfesten Werkstoffen in Mischbauweise gegenüber einer Vielzahl alternativer Fügetechnologien ein hohes Einsatzpotenzial aufweist. Mit dem Ziel, dieses Verfahren zum Fügen von Feinblechhalbzeugen aus ultrahochfestem Stahl mit einer Zugfestigkeit von etwa 1600 MPa in Mischverbindungen mit Aluminiumknetlegierungen für die praktische Anwendung zu qualifizieren, wurden im Rahmen dieses Forschungsprojekts Untersuchungen zum elementaren Kleben und Vollstanznieten sowie zur kombinierten Anwendung dieser Fügetechniken durchgeführt. Zentraler Gegenstand der Untersuchungen ist es, aus den vorliegenden Wirkzusammenhängen das Funktionsprinzip der Stanznietwerkzeuge und Hilfsfügeelemente derart zu verändern, dass kritische Fügeteildeformationen vermieden und eine optimierte Klebstoffanbindung erzielt werden kann. Dabei wird ein einteiliges Matrizenkonzept beibehalten, welches durch eine angepasste Grundform optimiert wird. Die Verwendung eines Stützrings um die Matrize in Kombination mit einem Flachkopfniet zeigt hierbei eine signifikante Verbesserung der Verbindungsqualität. Die Verwendung von zwei unterschiedlichen Klebstoffen zeigte die Robustheit der modifizierten Prozessvariante. Die Leistungsfähigkeit der erzielten Optimierungen wird ferner durch Untersuchungen zum Tragverhalten elementar- sowie hybridgefügter Verbindungen unter statischer und dynamischer Krafteinleitung dargestellt. So konnte zum Beispiel für die Verbindung von 22MnB5 in 1,5 mm mit AA6014 in 1,15 mm die Arbeitsaufnahmefähigkeit im Vergleich zum konventionell gefügten Verbund mehr als verdoppelt werden. Dadurch wird das durch den Aluminiumwerkstoff gegebene Festigkeitspotenzial nahezu vollständig ausgenutzt. Aus den erlangten Erkenntnissen werden abschließend Empfehlungen zur konstruktiven und fertigungstechnischen Handhabung des Verfahrens hergeleitet. Das IGF-Vorhaben 16789 N der Forschungsvereinigung Stahlanwendung e.V. FOSTA, 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 Forschungsvorhaben wurde am Laboratorium für Werkstoff- und Fügetechnik der Universität Paderborn durchgeführt. Autoren: O. Hahn, G. Meschut, M. Matzke Veröffentlichung: 2015
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