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Monday, September 16, 2019, Saal 6 2:00 PM DVS-STUDENTENKONGRESS Zeitfestigkeit von Verbindungen und Verschleißteilen |
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Untersuchungen zum dynamischen Verhalten von Punktschweißverbindungen |
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Michael Seyfarth* / Technische Universität Ilmenau, Deutschland Jean Pierre Bergmann / Technische Universität Ilmenau, Fachgebiet Fertigungstechnik, Deutschland Konstantin Szallies/ Technische Universität Ilmenau, Deutschland Michael Grätzel/ Technische Universität Ilmenau, Deutschland |
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Das Widerstandsschweißen und das Rührreibpunktschweißen sind Fügeverfahren bei denen die Werkstoffe stoffschlüssig verbunden werden. Das Widerstandspunktschweißen (RSW) basiert auf joulescher Erwärmung und ist in der blechverarbeitenden Industrie, aufgrund geringer Taktzeiten und hoher Reproduzierbarkeit, das verbreitetste Verfahren für Stahlbleche. Die Fügepartner werden dabei lokal aufgeschmolzen und durch die Schweißlinse miteinander verbunden. Demgegenüber steht das Rührreibpunktschweißen (FSSW), bei dem die Verbindungsausbildung unterhalb der Schmelztemperatur erfolgt. Durch den FSSW Prozess entsteht darüber hinaus ein rekristallisiertes Feinkorngefüge mit dem Festigkeitseigenschaften im Bereich des Grundwerkstoffes erzielt und Unregelmäßigkeiten wie Heißrisse und Poren vermieden werden. Ein Vergleich beider Verfahren erfolgte bisher zumeist auf Basis statischer Festigkeitseigenschaften. Die dynamischen Festigkeitseigenschaften und insbesondere die Festlegung von geeigneten Vergleichskriterien sind bisher allerdings unzureichend untersucht. Sowohl die unterschiedliche Geometrie der Fügeverbindung, als auch die variierenden metallurgischen Eigenschaftsprofile von RSW und FSSW Verbindungen deuten auf divergierende dynamische Tragfähigkeiten hin. Um diese gegenüberzustellen, müssen folglich geeignete Vergleichskriterien gewählt werden. Bisher wurden hierzu ausschließlich geometrische Merkmale wie der Punktdurchmesser oder die Anbindungsfläche betrachtet, nicht aber die statische Scherzugfestigkeit als die am häufigsten verwendete Kenngröße zur Beurteilung der Güte von Punktschweißungen. Vor diesem Hintergrund erfolgt nachfolgend die vergleichende Gegenüberstellung der dynamischen Tragfähigkeiten von Widerstands- und Rührreibpunktschweißungen mit vergleichbaren statischen Scherzugkräften. Durch Variation klassischer Prozesseinflussgrößen wurden am Beispiel von EN AW 5083 (Blechdicke von 2 mm) Widerstands- und Rührreibpunktschweißverbindungen mit vergleichbarer statischer Scherzugkraft hergestellt. Ausgehend davon erfolgte die Ermittlung und Gegenüberstellung der dynamischen Festigkeiten mit einem Resonanzpulser in Anlehnung an DIN 50100. Es konnte gezeigt werden, dass im vorliegenden Fall höhere dynamische Festigkeiten mittels Widerstandspunktschweißen erzielt werden können. Darüber hinaus konnte das Versagensverhalten (Risseinleitung und Rissfortschritt) anhand des Prüffrequenzverlaufs und metallografischer Untersuchungen nachvollzogen werden. Durch gezieltes Unterbrechen der Schwingprüfung, bei definierter Verringerung der Prüffrequenz konnten schließlich die Rissausgangspunkte und versagensrelevante geometrische und metallurgische Einflussgrößen und deren Auswirkung auf die dynamische Tragfähigkeit beider ermittelt werden. |