Qualifizierung des Reibelementschweißens von ultrahochfesten Aluminium-Silizium-beschichteten Stahlblechwerkstoffen für den Karosseriemischbau

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• Thomas Olfermann

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Getrieben durch strengere gesetzliche Vorgaben zu Abgasemissionen sowie der Nachfrage nach komfortablen, verbrauchsarmen und preisattraktiven Personenkraftwagen setzt die Automobilindustrie verstärkt auf Leichtbaumaßnahmen in der Karosserie. Für das preissensible Volumensegment lassen sich gewichtsreduzierte, aber dennoch steife und crashstabile Karosseriestrukturen durch eine belastungsgerechte Mischbauweise mit ultrahochfesten, pressgehärteten Stählen in Kombination mit Aluminiumwerkstoffen realisieren. Für diese Materialkombination können im Karosseriebau etablierte Fügeverfahren nicht oder nur unter hohem Aufwand eingesetzt werden. Das Reibelementschweißen mit Drehzahlen größer 10.000 min-1 und pneumatischer Axialkrafterzeugung bietet ein hohes Anwendungspotenzial, war jedoch bislang nicht für die überwiegend verwendeten pressgehärteten Stähle mit Aluminium-Silizium-Beschichtung einsetzbar. Das Ziel dieser Arbeit besteht darin, das Reibelementschweißen als kosteneffizientes, großserientaugliches Fügeverfahren für entsprechende Mischverbindungen zu qualifizieren. Dazu wurden die Prozessführung und die Verbindungselemente bzgl. Geometrie und mechanischen Eigenschaften optimiert, wobei das Teilziel verfolgt wurde, die Verbindungselemente mit Korrosionsschutzüberzug kostengünstig herstellen zu können. Experimentelle Untersuchungen zum Tragverhalten reibelementgeschweißter Verbindungen zeigten reproduzierbare Verbindungseigenschaften mit im Vergleich zu alternativen Fügeverfahren teils deutlich höheren mechanischen Kennwerten. Ebenfalls konnte für das weiterentwicklete Verfahren eine große Material- und Blechdickenflexibilität nachgewiesen werden. Ergänzend erfolgte die Entwicklung eines Ersatzmodells für die effiziente Auslegung von reibelementgeschweißten Strukturen.

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• Année de publication: 2016