Die vorliegende Dissertationsschrift lässt sich in vier Bereiche gliedern: Der erste Bereich umfasst die Einleitung, den Stand der Forschung, dien theoretischen Hintergrund der Sandwichverbunde und die angewandten Methoden (Einleitung, Kapitel 1 und 2). Der zweite Bereich (Kapitel 3) beinhaltet die mechanischen (Zug-, Scherversuch und Winkelschälversuch), thermischen (DSC-TGA für PP-PE-Kern) und mikroskopischen (REM, LOM) Untersuchungen an Sandwichkomponenten. Eine schlechte Haftung besteht zwischen Metall und dem unpolaren Polymer und bedingt das Risiko eines frühen Versagens aufgrund von Delamination in hoch beanspruchten Bereichen bei der Umformung, z.B. beim Tiefziehen. Eine deutliche Verbesserung der Haftung zwischen den Metall- und Polymerschichten kann mit einer Oberflächenvorbehandlung, z.B. Korona (dielektrische Ozonentladung) oder Plasma (Atmosphärendruckplasma), erzielt werden. Der Einfluss der Behandlungszeit auf die Oberflächenmorphologie und ihre Wirkung bezüglich der Haftung zwischen den Schichten ist als wesentlicher Parameter ebenfalls Bestandteil der Untersuchungen. Der dritte Bereich (Kapitel 4) beschäftigt sich mit der Untersuchung der Umformbarkeit der Stahl/Polymer/Stahl-Sandwiche sowie deren Deck- und Kernschichten beim Streck- und Tiefziehen mit einem kreisförmigen und einem quadratischen Stempel. Die Effekte der Kernschichtdicke auf das Fließverhalten der inneren und äußeren Sandwichsdeckschichten wird in diesem Kapitel ebenfalls untersucht. Im vierten Bereich (Kapitel 5) dieser Arbeit wurde die Umformbarkeit von lokal verstärkten Sandwichverbunden bei unterschiedlichen Belastungen untersucht. Die eingebrachten lokalen, blechförmigen Verstärkungen ermöglichen eine Verbindung des Sandwichbleches mit anderen Strukturbauteilen mit Hilfe von thermischen (Schweißen und Löten) oder mechanischen (Schrauben) Fügeverfahren. Durch unterschiedliche lokale Verstärkungen (Material, Form, Größe und Position im Sandwich) können die mechanischen und die Umformeigenschaften der Sandwichverbunde wesentlich beeinflusst werden. Die Analyse der Einflüsse der unterschiedlichen lokalen Verstärkungen mit unterschiedlicher Geometrie und Position auf die Umformbarkeit der inneren und äußeren Sandwichdeckschichten und die Ermittlung ihrer Umformgrenzen zeigt das Potential der Verwendung von lokalen Verstärkungen auf.

    The sandwiches used were designed of polyethylene (PE)- polypropylene (PP) polyolefin foil (PP-PE, 0.6 mm thick) as core and austenitic stainless steel (316L, 0.5 mm) as skin materials. As an agent for bonding the polymer and metal sheets an epoxy resin was used. This thesis is arranged into four parts. The first part presents the introduction, bibliographical research and theoretical background of sandwich composites and the experimental methods used (Introduction, Chapter 1 and 2). The second part (Chapter 3) represents the mechanical (tensile test) and adhesion (sheer and T-peel tests) studies as well as the thermal analysis (DSCTGA for the PP-PE core). Moreover surface state observations (morphology and wettability) on the sandwich components are placed here. Due to the poor adhesion existing between metals and non-polar polymers, the use of surface treatments like corona and/or plasma was studied additionally. Its influence on the surface morphology and its effect on the metal/polymer bonding is discussed, too. The third part (Chapter 4) deals with the study of the formability of metal/polymer/metal sandwich under different load, namely by stretching and circular / square cup deep drawing. The core effect on the forming of inner and outer sandwich skins was also part of the investigation. In the fourth part (Chapter 5) the formability of reinforced sandwiches under different loading is presented. Local plate inlays (RE - reinforcing elements) offer the possibility to join the sandwich samples layers using thermal (welding and soldering) as well as mechanical processes (screw joining) before and after the forming without unplanned deformation or defects of the cover and core layers. According to different RE-parameters (material, shape, size, and position to forming e.g. orientation to deep drawing punch) the inlays can strongly influence the bulk properties of sandwiches. The values of deformation were compared to the deformed non-reinforced sandwiches. The effects of different local plate inlays of various geometry and various positions to the locus of deformation on the formability of inner and outer sandwich skins and their forming limits were analysed.


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    Titel :

    Study of metal/polymer/metal hybrid sandwich composites for the automotive industry


    Beteiligte:
    Sokolova, Olga (Autor:in)


    Erscheinungsdatum :

    2012


    Format / Umfang :

    155 Seiten, 86 Bilder, 20 Tabellen, 125 Quellen



    Medientyp :

    Hochschulschrift


    Format :

    Print


    Sprache :

    Englisch




    Employment of metal matrix composites in automotive industry: A case study

    Ippolito, R. / Iuliano, L. / Gatto, A. et al. | Tema Archiv | 1996




    Metal Matrix Composites for Automotive Applications

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