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Thursday, September 14, 2023, New York 2:30 PM Moderne Fügeverfahren - Widerstandsschweißen II |
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Durchsetzschweißen - Ein Verfahren zum einseitigen Punktfügen von Mischverbindungen aus überlappenden Feinblechen |
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Michael Ebert-Spiegel* / , Deutschland Christian Schwechheimer / Technische Hochschule Brandenburg, Deutschland |
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MSG; Punktfügen; Feinblech; Mischverbindungen, Aluminium mit hochfestem Stahl Der Wunsch vieler Konstrukteure ist „Leichtbau wo möglich, Sicherheit wo nötig“: In einer Konstruktion dort Stahl, wo ihn die Festigkeit erfordert, und Aluminium in dem Bereich, der Leichtbau zulässt. An der Fachhochschule Brandenburg ist ein Verfahrensansatz entwickelt worden was dies ermöglicht. Die geschützte Erfindung (EP3205435B1), das so genannte „Durchsetzschweißen (Dss)“, stellt eine völlig neue Art des punktuellen Fügens von überlappenden Feinblechen dar. Es basiert auf dem Metall-Schutzgas-Schweißen. Voraussetzung ist bislang, dass die Werkstoffschmelztemperatur des Oberbleches signifikant höher ist als die des Unterbleches. Der Zusatzwerkstoff wird passend zu ersterem gewählt. Die Positionierung des Stromkontaktrohres erfolgt in einem geringen Abstand über dem Blechpaar. Es wird bei sehr hohen Schweißströmen mit geringer Spannung und sehr kurzer Schweißzeit, von 100 bis 1000 ms, ein Schmelzbad auf dem höherschmelzenden Oberblech erzeugt sowie das darunterliegende Unterblech punktuell aufgeschmolzen. Die zugeführte Drahtelektrode sowie der Lichtbogen drücken die Schmelze durch dieses. Nach Ausbildung einer Hinterschneidung, ähnlich einem Pilzkopf, wird der Prozess beendet. Das Ergebnis ist eine Verbindung, welche in der visuellen Erscheinung und auch funktional einer genieteten Verbindung ähnelt, aber nicht mit deren Nachteilen verbunden ist. Die ausreichende Betriebsfestigkeit wird primär durch Formschluss erreicht. Hierdurch ist auch beim Auftreten von intermetallischen Phasen eine sichere Verbindung gewährleistet. Im Rahmen der Laboruntersuchungen wurde ultrahochfest pressgehärteter Stahl (22MnB5+AS) mit Aluminium (Al6000) sicher gefügt. Ein weiteres Alleinstellungsmerkmal ist die nur notwendige einseitige Zugänglichkeit. Perspektive ist es auch metallische mit nichtmetallischen Werkstoffen zu fügen, z.B. mit Faserverbundstoffen. Weitere Forschung ist jedoch notwendig, insbesondere um den bisher gesteuerte in einen geregelten Prozess zu überführen, zur Sicherstellung reproduzierbarer Fügeverbindungen trotz der Vielzahl an auftretenden Störgrößen im industriellen Umfeld. |