Die Untersuchungen zum dynamischen Fügen wurden an einer entwickelten und realisierten Fügezange durchgeführt. In dieser Arbeit wurden höherfeste Stahlfeinbleche mit Zugfestigkeiten von bis zu 900 N/mm2 betrachtet. Die Fügeteilwerkstoffe wurden in Bezug auf Ihre Eigenschaften, wie Dehngrenze und Zugfestigkeit, unter quasistatischer und insbesondere unter schlagartiger Belastung charakterisiert. Bei den untersuchten Stählen nimmt mit zunehmender Belastungsgeschwindigkeit die Dehngrenze sowie die Zugfestigkeit zu und die Bruchdehnung ab. Beim dynamischen Fügen muss einerseits von einer geringeren Duktilität der untersuchten Werkstoffe ausgegangen werden, andererseits ist ein erhöhter Fügekraftbedarf beim dynamischen Fügen gegenüber der konventionellen, quasistatischen Krafteinleitung zu erwarten, um die Fügeelemente auszuformen. Dennoch konnten mit dynamischer Krafteinleitung alle untersuchten Werkstoffe mittels Clinchen unter Verwendung von Standardwerkzeugen verbunden werden. Um den Einfluss der dynamischen Fügekrafteinleitung auf den Werkstofffluss beim Clinchen und Stanznieten zu charakterisieren, wurden Fügeelementausbildungen von dynamisch gefügten Verbindungen mit denen konventionell hergestellter Verbindungen verglichen. Durch die dynamische Fügekrafteinleitung in Verbindung mit der Schwingungsisolierung konnte bei allen Werkstoffkombinationen eine deutliche Reduzierung der Reaktionskräfte um 96 % realisiert werden. Somit sind bei der Auslegung einer Fügezange für das dynamische Fügen lediglich etwa 4 % der sonst üblichen Reaktionskräfte zu berücksichtigen. Die Untersuchung des Tragverhaltens unter quasistatischer Scher- und Schälzugbelastung bildete den Schwerpunkt. Bereits unter Verwendung der für den quasistatischen Fügeprozess optimierten Fügewerkzeuge konnten beim dynamischen Clinchen alle untersuchten Werkstoffe verbunden werden. Die mittels dynamischer Fügekraft hergestellten Clinchverbindungen erreichten 94 bis 98% der Scherzugfestigkeiten der Referenzverbindungen. Unter quasistatischer Schälzugbelastung wurden die Festigkeiten der konventionell gefügten Clinchverbindungen um bis zu 8 % übertroffen. Die dynamisch hergestellten Stanznietverbindungen erzielten bereits bei Anwendung der für den konventionellen Fügeprozess optimierten Stanzniete und Matrizen 93 bis 96 % der Scherzugfestigkeiten der Referenzverbindungen unter quasistatischer Belastung. Analog zu den Untersuchungsergebnissen bei Clinchverbindungen übertrugen die dynamisch stanzgenieteten Schälzugverbindungen bis zu 9 % höhere Kräfte als die Referenzverbindungen. Um das Tragverhalten von dynamisch stanzgenieteten Verbindungen zu optimieren, fand eine andere Nietgeometrie mit einem massiveren Nietfuß Anwendung.
Beitrag zur Erweiterung der Verfahrensgrenzen des umformtechnischen Fügens von höherfesten Stählen mittels dynamischer Werkzeugbewegungen
2004
114 Seiten, Bilder, Tabellen, 105 Quellen
Theses
German
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