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Wednesday, September 21, 2022, TZ 4 und TZ 5 3:30 PM Forschung und Entwicklung II |
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Simulativ gestützte Charakterisierung eines momentenreduzierten Rotationsreibschweißprozesses |
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Markus Körner / Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg
Institut für Werkstoff- und Fügetechnik
, Deutschland David Schmicker / Sampro GmbH, Deutschland Sven Jüttner/ Otto-v.-Guericke-Universität Magdeburg, Deutschland Elmar Woschke/ Otto-v.-Guericke-Universität Magdeburg, Deutschland Florian Urban*/ Otto-v.-Guericke-Universität Magdeburg, Deutschland |
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Das Reibschweißen ist ein industriell etabliertes Pressschweißfügeverfahren, welches aufgrund der diversen Verfahrensvorteile auch umfangreich in der Automobilzulieferindustrie, beispielsweise bei der Fertigung von Achsen und Gelenkwellen, Anwendung findet. Im Rahmen des Leichtbauanspruchs sollen Baugruppen durch den Einsatz dünnwandiger Rohre aufgrund der Gewichteinsparpotenziale effizienter werden. Die Komponentenfertigung unter Verwendung des Reibschweißens ist bei der Reduktion der Wandstärken pro-zessbedingt an einer Grenze angekommen, obwohl eine weitere Reduktion dieser hinsichtlich der Festigkeits-eigenschaften durchaus möglich wäre. Ursächlich dafür sind die Reibmomentenmaxima im Fertigungspro-zess, welche beim Anreiben und Bremsen Vorspannkräfte der Bauteile bedingen, die bei geringeren Wand-stärken zu einem Beulversagen führen würden. Gegenstand aktueller Untersuchungen ist daher, wie etablier-te Reibschweißprozesse hinsichtlich des Drehzahl- und Kraftverlaufs dahingehend optimiert werden können, dass auftretende, maximale Reibmomente ohne signifikante Veränderung der statischen Festigkeits- und Werkstoffeigenschafteneigenschaften reduziert werden können. Dies würde wiederum eine Reduktion der Vorspannkräfte und somit eine Technologieerweiterung hinsichtlich geringerer, zu verschweißender Wand-stärken von Rohrbauteilen für das Rotationsreibschweißfügeverfahren ermöglichen. Da hierfür der Reib-schwei߬prozess ganzheitlich einer Neudefinition bedarf, wird als innovativer Ansatz, mit dem Ziel einer Re-duktion des extensiven, experimentellen Versuchsumfangs, eine prädiktive Reib¬schwei߬prozesssimulation zur Auslegung von momentenreduzierten Prozessen und zur In-Situ-Prozessanalyse verwendet. Im Rahmen des Bei¬trags wird gezeigt, mit welchen Prozessmaßnahmen eine Momentenreduktion bei Voll-material experimentell nachgewiesen werden kann. Diese Ergebnisse werden simulativ validiert auf Rohrbau-teilgeometrien extrapoliert. Abschließend wird auf die experimentelle Validierung der simulativen Prozess-vorentwicklung eingegangen. Die beschriebenen Untersuchungen wurden im Forschungsprojekt AiF 20.809 B erarbeitet. |