Erweiterung der Fügbarkeit und Verbesserung der Fügepunkteigenschaften bei mechanischen Fügeprozessen durch maßgeschneidert wärmebehandelte Aluminiumhalbzeuge
Leiter
Mitarbeiter
Laufzeit:
Start: 1. Oktober 2025
Ende: 30. September 2027
Kurzbeschreibung
Die steigenden Anforderungen an den Automobilbau, das Fahrzeuggewicht zu reduzieren und gleichzeitig die Crashsicherheit zu erhöhen, erfordern den umfassenden Einsatz moderner Hochleistungswerkstoffe sowie die Herstellung von Karosserien in Mischbauweise. Daraus ergeben sich neue Herausforderungen für die Fügetechnik. Dies gilt insbesondere für das Fügen artfremder, hochfester Werkstoffe. Vor diesem Hintergrund erfolgte innerhalb der ersten Projektphase die grundlagenwissenschaftliche Untersuchung zur Erweiterung der Prozessgrenzen beim Schneidclinchen hochfester Aluminiumlegierungen der 7000er Serie durch eine maßgeschneiderte Kurzzeit-Wärmebehandlung. Die Lokalisierung der Wärmebehandlung ermöglicht das gezielte Einstellen von Festigkeitsgradienten im Blech und dadurch die Einflussnahme auf den Werkstofffluss im Fügeprozess mit dem Ziel, die Einsatzeigenschaften der Fügepunkte zu verbessern. Innerhalb der zweiten Phase sollen die Erkenntnisse auf das Fügen mit Hilfsfügeteil übertragen werden. Die Untersuchungen finden zu diesem Zweck exemplarisch anhand des Halbhohlstanznietens statt. Ferner ermöglicht die Kontrolle der Abkühlrate bei der Retrogression von ausscheidungshärtbarem Aluminium die Beeinflussung des Auslagerungsverhaltens und damit der resultierenden mechanischen Eigenschaften der Legierungen. Dieser Umstand soll genutzt werden, um nicht nur eine Verbesserung der geometrischen Fügepunktausprägung durch die lokale Wärmebehandlung zu erzielen, sondern durch die vollständige Kontrolle der lokalen Temperatur-Zeit-Verläufe auch die Einflussnahme auf die resultierenden Einsatzeigenschaften zu ermöglichen. Unter Zuhilfenahme der numerischen Simulation erfolgt die ganzheitliche Untersuchung der Wechselwirkung zwischen dem Wärmebehandlungslayout und dem Werkstofffluss im Halbhohlstanznietprozess. Die resultierenden Einsatzeigenschaften werden unter Variation des Wärmebehandlungslayouts sowie der realisierten Abkühlrate nach dem Kalt- und Warmauslagern der Proben ermittelt. Im Fokus steht dabei insbesondere die Festigkeit unter zyklischer Beanspruchung und die Anfälligkeit der Legierung für Spannungsrisskorrosion. Aus der Literatur ist bekannt, dass sich eine Retrogression mit anschließendem Wiederauslagern vorteilhaft auf das Korrosionsverhalten auswirkt. Der Einfluss einer solchen Wärmebehandlung auf die Einsatzeigenschaften mechanischer Fügepunkte soll daher im Rahmen des Forschungsvorhabens analysiert werden.
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