Die steigenden Anforderungen an Automobile im Hinblick auf Kraftstoffersparnis und Emissionsreduzierung führen zu einem Leichtbau, der von der Karosserie auch auf Komponenten des Fahrwerks und des Antriebsstrangs ausgedehnt werden muß. Ein Beispiel hierfür ist eine Antriebswelle aus einer Aluminiumlegierung (3.3537-H30: AlMg2,7Mn) mit Anschlußelementen aus unlegiertem Stahl C35. Ein Fügeverfahren zum Herstellen von Wellen, bei denen eine Materialkombination von Aluminium und Stahl vorliegt, ist das impulsmagnetische Fügen durch Kompression. Der Fügemechanismus beim Fügen mittels impulsmagnetischer Umformung ist durch einen Formschluß und Kraftschluß gekennzeichnet, der somit eine entsprechende Fügegeometrie im inneren Fügepartner erforderlich macht. Im vorliegenden Beitrag werden unterschiedliche Fügegeometrien in Vorversuchen an einer prototypischen Pkw-Antriebswelle erprobt und anschließend mit Hilfe der Finite-Elemente-Simulation nachgebildet und optimiert. Die optimierten Wellen werden daraufhin hinsichtlich ihrer statischen und dynamischen Belastbarkeit auf einem Torsionsprüfstand getestet. Die ermittelte Belastungsgrenze von 2130 Nm maximales quasistatisches Torsionsmoment und etwa 225000 Lastwechseln bei 800 Nm machen deutlich, daß das impulsmagnetische Fügen auch für statisch und dynamisch hochbelastete Bauteile wie Pkw-Antriebswellen geeignet ist. Die erreichten Belastungswerte sind mit herkömmlichen Verfahren wie dem Reibschweißen vergleichbar.
Optimierung der Fügegeometrie einer Pkw-Antriebswelle für das Fügen durch impulsmagnetische Umformung
Optimisation of the joining geometry of an automobile driving shaft with respect to magnetic pulse forming
2001
21 Seiten, 22 Bilder, 5 Tabellen, 4 Quellen
Conference paper
German
elektromagnetisches Umformen , Magnetimpulsschweißen , Verbinden nichtartgleicher Werkstoffe , Metallrohr , Aluminiummagnesiummanganlegierung , unlegierter Stahl , Anschlussteil , Kardanwelle , Rohrendenbearbeitung , impulsmagnetische Umformung , Kupferchromlegierung , Magnetspule , Verfahrensparameter , Modellsimulation , Finite-Elemente-Methode , Pressdruck , Druckverlauf , Werkstückgeometrie , praktische Untersuchung , Bohrung (Spanen) , Rissbildung , Sicke , Prozessoptimierung , Spannungsanalyse , Umformgrad , mechanische Spannungsverteilung , Verbindungsgüte , Torsionsprüfung
European Patent Office | 2021
|ANTRIEBSWELLE FÜR KRAFTFAHRZEUGE UND VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINER DERARTIGEN ANTRIEBSWELLE
European Patent Office | 2019
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