Vergütungsfreie Herstellung und Fügen von Stanznietelementen mit angepasstem mechanischen Eigenschaftsprofil aus hochverfestigenden Werkstoffen und prozesskettenübergreifender numerischer Abbildung
Leiter
Mitarbeiter
Laufzeit:
Start: 1. Januar 2018
Ende: 30. November 2024
Kurzbeschreibung
Das Fügen ist ein zentrales Verfahren der Produktionstechnik, weshalb die Effizienz derartiger Fertigungsverfahren hoch relevant ist. Beim Halbhohlstanznieten werden Nietelemente als Hilfsfügeteile eingesetzt, um eine Fügeverbindung herzustellen. Auf diese Weise können artungleiche Werkstoffe gefügt und somit Mischbaustrukturen realisiert werden. Allerdings stellt die Nietherstellung einen aufwendigen und zeitintensiven Prozess dar, welcher die Schritte Vergüten und Beschichten der Nietelemente beinhaltet, um eine ausreichende Festigkeit bei gleichzeitig hoher Duktilität und Korrosionsbeständigkeit zu erreichen. Durch die Verwendung hochverfestigender Werkstoffe als Nietwerkstoffe, wie beispielsweise druckaufgestickter Stähle, besteht das Potential, auf diese Prozessschritte nach der Umformung zu verzichten und somit die Prozesskette zu verkürzen. Eine wesentliche Herausforderung bei der Verwendung druckaufgestickter Stähle für die Kaltmassivumformung stellt jedoch die hohe Werkzeugbeanspruchung dar.
Das Ziel ist, in Zusammenarbeit mit dem Laboratorium für Werkstoff- und Fügetechnik (LWF) der Universität Paderborn, die Untersuchung grundlegender Einflussfaktoren auf den Umformprozess zur Herstellung von Halbhohlstanznieten aus hochverfestigenden Werkstoffen, die resultierenden Nieteigenschaften, den Fügeprozess und die erzielbaren Verbindungseigenschaften. Der Fokus am LFT liegt auf der Erarbeitung eines Werkzeugkonzepts und einer Umformstrategie für die Nietherstellung, wodurch der Umformprozess vor dem Hintergrund der hohen auftretenden Spannungen im Werkzeug realisiert werden kann. Hierbei sollen auch grundlegende Zusammenhänge zwischen der Umformtemperatur, der erreichbaren Formfüllung während der Umformung und den mechanischen Eigenschaften der umgeformten Nietelemente abgeleitet werden. Durch die Wahl einer geeigneten Umformstrategie und die Adaption der Nietgeometrie sollen die mechanischen Nieteigenschaften entsprechend den Anforderungen beim Fügen angepasst werden können.
Laufzeit:
Forschungsgruppen
Publikationen
2024
Cross-process chain influence of process variations in self-piercing riveting with regard to semi-finished product dimensions
In: Journal of Advanced Joining Processes 9 (2024), S. 1 - 13
ISSN: 2666-3309
DOI: 10.1016/j.jajp.2024.100227
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Corrosion behaviour of self-piercing riveted joints with uncoated rivets in high nitrogen steel
In: Production Engineering (2024)
ISSN: 0944-6524
DOI: 10.1007/s11740-024-01262-6 , , , :
2023
Mechanical joining of high-strength multi-material systems - trends and innovations
In: Mechanics & Industry 24 (2023), S. 1-20
ISSN: 2257-7777
DOI: 10.1051/meca/2023013
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Increased Sustainability in Fastener Production with the Example of Self-Piercing Rivets
In: Journal of Manufacturing and Materials Processing 7 (2023), S. 1 - 11
ISSN: 2504-4494
DOI: 10.3390/jmmp7060193
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Controlled Rivet Deformation During Self-piercing Riveting Through a Tailored Strength Distribution Within the Rivet Material
14th International Conference on the Technology of Plasticity (ICTP) 2023 (Cannes, 24. September 2023 - 29. September 2023)
In: Mocellin, K., Bouchard, PO., Bigot, R., Balan, T. (Hrsg.): Proceedings of the 14th International Conference on the Technology of Plasticity - Current Trends in the Technology of Plasticity. ICTP 2023. Lecture Notes in Mechanical Engineering., Cham: 2023
DOI: 10.1007/978-3-031-41341-4_8
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Approach for a sustainable process chain in manufacturing of fasteners for mechanical joining
20th International Conference on Sheet Metal (SheMet) 2023 (Nürnberg, 2. April 2023 - 5. April 2023)
In: Materials Research Proceedings, Millersville, PA, USA: 2023
DOI: 10.21741/9781644902417-49 , , , :
2022
Process-adapted temperature application within a two-stage rivet forming process for high nitrogen steel
In: Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers Part L-Journal of Materials-Design and Applications 236 (2022), S. 1285 - 1301
ISSN: 1464-4207
DOI: 10.1177/14644207211068693 , , , :
2021
Selective application of different forming temperatures for individual process stages in a rivet manufacturing process with high nitrogen steel
2nd International Conference on Advanced Joining Processes (Sintra, 21. Oktober 2021 - 22. Oktober 2021)
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Strength of self-piercing riveted joints with conventional rivets and rivets made of high nitrogen steel
ESAFORM 2021 - 24th International Conference on Material Forming (Liège, 14. April 2021 - 16. April 2021)
DOI: 10.25518/esaform21.1911
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Influence of the rivet coating on the friction during self-piercing riveting
In: Key Engineering Materials 883 (2021), S. 11-18
ISSN: 1013-9826
DOI: 10.4028/www.scientific.net/KEM.883.11
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Self-piercing riveting using rivets made of stainless steel with high strain hardening
13th International Conference on the Technology of Plasticity (, 25. Juli 2021 - 30. Juli 2021)
In: Daehn G, Cao J, Kinsey B, Tekkaya E, Vivek A, Yoshida Y (Hrsg.): Forming the Future - Proceedings of the 13th International Conference on the Technology of Plasticity. The Minerals, Metals & Materials Series., Cham: 2021
DOI: 10.1007/978-3-030-75381-8_124 , , , :
2020
Influence of the process temperature on the forming behaviour and the friction during bulk forming of high nitrogen steel
In: Journal of Advanced Joining Processes 1 (2020), S. 100023
ISSN: 2666-3309
DOI: 10.1016/j.jajp.2020.100023
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Process design for the forming of semi-tubular self-piercing rivets made of high nitrogen steel.
In: Procedia Manufacturing 50 (2020), S. 280-285
ISSN: 2351-9789
DOI: 10.1016/j.promfg.2020.08.052
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Improvement of a rivet geometry for the self-piercing riveting of high-strength steel and multi-material joints
In: Production Engineering (2020)
ISSN: 0944-6524
DOI: 10.1007/s11740-020-00973-w , , , :
2019
Influence of the process temperature on the tribological behaviour during bulk forming of high nitrogen steel
1st International Conference on Advanced Joining Processes AJP 2019
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Heating effect on the forming behaviour of high nitrogen steel in bulk forming
22nd International ESAFORM Conference on Material Forming, ESAFORM 2019 (Vitoria-Gasteiz, 8. Mai 2019 - 10. Mai 2019)
In: Pedro Arrazola, Eneko Saenz de Argandona, Nagore Otegi, Joseba Mendiguren, Mikel Saez de Buruaga, Aitor Madariaga, Lander Galdos (Hrsg.): AIP Conference Proceedings 2019
DOI: 10.1063/1.5112701 , :