Die im Flugzeugbau eingesetzte konventionelle Verbindungstechnik beruht überwiegend auf dem Einsatz mechanischer Fügeverfahren, welche eine Vorlochoperation benötigen. Die Vorlochoperation ist bedingt durch die Notwendigkeit der Gewährleistung optimaler Trag-, Korrosions- und Dichtheitseigenschaften extrem aufwendig und kostenintensiv. Ein Einsatz umformender Fügeverfahren (bspw. Clinchen oder Stanznieten) im Bereich der Strukturmontage im Flugzeugbau ist derzeit nicht verbreitet. Ursache ist die Umformbarkeit der eingesetzten Werkstoffe. Bei hohen zu erwartenden Ermüdungsbeanspruchungen über die Lebensdauer bestehen gegenüber Fügeverfahren, welche die die Blechwerkstoffe umformen, erhebliche Bedenken, weil beim Setzprozess Rissbildungen entstehen können. Daraus resultiert eine reduzierte Ermüdungsfestigkeit der Flugzeugstruktur im Bereich der Verbindungsstelle. Die befürchtete Rissbildung beruht auf den hohen lokalen Umformgraden beim Clinchen bzw. Stanznieten in Kombination mit der geringen Dehnbarkeit der eingesetzten Werkstoffe. Um das Vollstanznieten nutzen zu können, müssen vergleichbare Tragverhaltenseigenschaften realisiert werden. Um die Tragfähigkeit der stanzgenieteten Verbindung zu bestimmen, wurden Scher- und Längszugversuche durchgeführt. Für eine Einführung des Verfahrens in die Fertigung ist aus Zulassungsgründen bei der Einführung alternativer Fügeverfahren ein gleichwertiges Tragverhalten gefordert. Andernfalls ist eine Neudimensionierung der Verbindung notwendig. In einem weiteren Schritt werden daher nachfolgend Möglichkeiten zur Optimierung der Längszugtragfähigkeit von Stanznieten diskutiert. Eine mechanische Fügeverbindung mit Vollstanznieten beruht hauptsächlich auf Formschluss. Der Vollstanzniet wird während des Setzvorganges nicht plastisch verformt, daher ist das Schaftnutvolumen, definiert durch die Nietgeometrie, für den maximalen Formschluss bestimmend. Die Erhöhung der Tragfähigkeit der Verbindung lässt sich danach durch eine Erhöhung des Schaftnutvolumens erreichen. Wegen dieser Eigenschaft und den anderen Vorteilen wurde ein Mehrbereichsvollstanzniet ausgewählt, wodurch sich das Schaftnutvolumen von 100%, bei einem Standard-Vollstanzniet mit Trapezform der Schaftnutrille, auf 150% erhöht.
Anforderungen und Möglichkeiten des Stanznietens von Aluminiumknetlegierungen in der Flugzeugstrukturmontage
2013
6 Seiten, Bilder, 8 Quellen
Aufsatz (Konferenz)
Deutsch
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