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Scheduled at:
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Monday, September 19, 2016, Richard-Wagner-Saal 10:00 AM
Mischverbindungen im automobilen Leichtbau
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Prozesskennlinien basierte Betrachtung eines digital geregelten Kurzlichtbogenprozesses zum reproduzierbaren Fügen von Stahl-Aluminium-Mischverbindungen
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| Authors: |
Pascal Österreich* / Institut für Schweißtechnik und Fügetechnik (ISF) der RWTH Aachen, Deutschland
Uwe Reisgen / Institut für Schweißtechnik und Fügetechnik der RWTH Aachen, Deutschland
Matthias Angerhausen/ Institut für Schweißtechnik und Fügetechnik der RWTH Aachen, Deutschland
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| Abstract: |
Die Reduktion des Fahrzeuggewichts ist eine der zentralen Aufgaben des modernen Automobilbaus. Durch leichtere Fahrzeuge kann der Kraftstoffverbrauch und die damit einhergehende CO2-Emission von Verbrennungsmotoren deutlich reduziert werden. Des Weiteren ermöglichen leichte Fahrzeuge eine Vergrößerung der Reichweite für Elektroautos. Das größte Potential zur Gewichtseinsparung liegt in der Karosserie, womit auch der Lösungsansatz des Multi-Material-Designs eng verknüpft ist. Bei diesem werden verschiedene Werkstoffe mit unterschiedlichen Materialeigenschaften an unterschiedlichen Stellen in der Karosserie verbaut, um somit einen leichteren Wagenaufbau zu ermöglichen. Gleichzeitig kann so auch die Sicherheit von Insassen und anderen Verkehrsteilnehmern erhöht werden. In diesem Zusammenhang bringt besonders die Werkstoffkombination aus Stahl und Aluminium Potenziale für den strukturellen Leichtbau mit sich. Das thermische Fügen von Stahl und Aluminium stellt jedoch eine große Herausforderung für die Fügetechnik dar. Auf Grund der metallurgischen Unverträglichkeit von Stahl und Aluminium bei Raumtemperatur ist das wärmeintensive Fügen dieser Werkstoffe nur unter speziellen Restriktionen möglich. So kommt es schon bei einer leichten Erhöhung der Blechstärke und der damit veränderten Wärmeableitungsverhältnisse zu einer unzureichenden Fügeverbindung. Dieser Problematik kann aktuell nur mit Vorwärmprozessen begegnet werden.
Im Rahmen dieser Arbeit wird eine gezielte Beeinflussung der Strom- und Spannungskennlinien eines digital geregelten Kurzlichtbogenprozesses untersucht. Durch die energetische Betrachtung des Fügeprozesses wird dieser so eingestellt, dass Stahl-Aluminium-Mischverbindungen mit größeren Blechdicken prozesssicher und ohne Vorwärmprozess gefügt werden können. Dazu wird iterativ zunächst der Einfluss der einzelnen Strom- und Spannungskennlinienparameter untersucht und anhand transienter Strom- und Spannungsmessungen die vom Fügeprozess eingebrachte Streckenenergie bestimmt. Diese wird im späteren Verlauf der Arbeit zwecks Verifizierung der Ergebnisse mit thermischen Messwerten verglichen. Weitergehend wird der Einfluss der Kennlinienparameter auf den ausgebildeten Lichtbogen anhand von Hochgeschwindigkeitsaufnahmen analysiert.
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