Abstract No.:
5837

 Scheduled at:
Tuesday, September 18, 2018, Theodor-Kober-Saal 12:00 PM
Fahrzeugbau I


 Title:
Erzeugen stoffschlüssiger Verbindungen an Aluminiummassivteilen und verzinktem Stahlblech mittels Hybridverbundschmieden

 Authors:
Tobias Bick* / Instit für Schweißtechnik und Trennende Fertigunsverfahren, Deutschland
Volker Wesling / Institut für Schweißtechnik und Trennende Fertigungsverfahren, TU Clausthal, Deutschland
Kai Treutler/ Institut für Schweißtechnik und Trennende Fertigungsverfahren, TU Clausthal, Deutschland
Jan Langner/ IPH - Institut für Integrierte Produktion Hannover, Deutschland
Mareile Kriwall/ IPH - Institut für Integrierte Produktion Hannover, Deutschland

 Abstract:
Im automobilen Leichtbau werden neben hochfesten Stählen zunehmend Leichtmetalle, wie z.B. Aluminium, verwendet. Die stoffschlüssige Verbindung von Aluminium und Stahl führt jedoch zur Ausscheidung spröder, intermetallischer Phasen und zu Kontaktkorrosion. Um dennoch durch die Kombination beider Werkstoffe Gewicht einsparen zu können, wurde das Verbundhybridschmieden entwickelt. Mit diesem Prozess können Aluminium und Stahl in einem einzigen Prozessschritt umgeformt und gleichzeitig gefügt werden, ohne die Werkstoffe in den schmelzflüssigen Zustand zu versetzen.
In den vorgestellten Untersuchungen wurde der Prozess auf ein Aluminiummassivteil und Stahlfeinblech aus unterschiedlichen Tiefziehgüten übertragen. Durch eine zusätzliche Zwischenschicht aus Zink soll die Bildung der intermetallischen Phasen aus Fe-Al sowie die Kontaktkorrosion unterdrückt werden. Hierzu wurde das Zink im Schmelztauchverfahren auf dem Aluminium aufgebracht. Diese Schicht dient im Prozess als Lotzusatzwerkstoff, um während des Umformprozesses, unter Druck und Wärme, eine stoffschlüssige Verbindung mit der Zinkschicht des Stahlblechs herzustellen. Durch die Bestimmung der funktionalen Zusammenhänge zwischen Fügeparametern und den Verbindungseigenschaften konnte die Festigkeit einer spezifischen Verbindungsgeometrie so angepasst werden, dass nahezu das Niveau konventioneller thermischer Fügeverfahren, wie z.B. Plasmapunktschweißen, mit ähnlichen Fügegeometrien erreicht werden konnte. Neben der Darstellung und Einordnung der Verbindungseigenschaften wird auch der Einfluss des Fügeverfahrens sowie der Grundwerkstoffe, insbesondere der Zinkschichtdicke, auf das Gefüge sowie den Eigenspannungszustand der Verbindung aufgezeigt. Vor diesem Hintergrund wird das Versagensverhalten unter statischer Kopfzug- und Scherzugbelastung betrachtet und analysiert. Ausgehend von den abgeleiteten Zusammenhängen, hinsichtlich der Fügeparameter sowie den mechanisch-technologischen Eigenschaften der Verbindung, wird die Übertragbarkeit auf einen Schmiedeprozess durch Simulation sichergestellt.


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