Diese Arbeit verfolgt das Ziel, die Stanzniettechnologie zielgerichtet für das werkstoffgerechte Fügen von FKV-Metall-Verbindungen weiterzuentwickeln, um Materialschwächungen zu minimieren und die Fügeeignung insgesamt zu verbessern. Dazu wurden die schädigungsauslösenden Mechanismen der Fügeverfahren Vollstanznieten und Halbhohlstanznieten analysiert und Optimierungsstrategien abgeleitet. Eine Element- und Verfahrenskombination beider Fügetechnologien stellte sich in diesem Zusammenhang als zielführend heraus. Der Nachweis der Schädigungsreduzierung durch den neu entwickelten Stanzniet erfolgte anhand einer Quantifizierung der induzierten Defekte mittels Ultraschall sowie der Ermittlung der Restdruckfestigkeit der FKV-Werkstoffe. Mithilfe einer Anpassung der Prozessparameter und der Werkzeuggeometrien wurde eine Verbesserung der Verbindungsausbildung erreicht und insgesamt das Spektrum an fügegeeigneten Werkstoff-Geometrie-Kombinationen erweitert. Die gefügten Verbindungen wurden abschließend in verschiedenen Prüfszenarien mechanisch charakterisiert.
Aktualisiert: 2020-01-15
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Die zunehmende Mischbauweise in der Automobilproduktion erfordert den Einsatz von Fügeverfahren wie dem Halbhohlstanznieten. Auf Grund der großen Anzahl zu fügender Werkstoffdickenkombinationen steht eine Vielzahl verschiedener Niete und Matrizen zur Auswahl, von denen eine möglichst geringe Anzahl eingesetzt werden soll. Die Verbindungsauslegung ist daher sehr zeitaufwendig. Vor diesem Hintergrund wurde in dieser Arbeit eine Vorgehensweise entwickelt, welche mittels Datenbankauswertung, FE-Simulation und Optimierung eine automatisierte Variantenreduzierung ermöglicht. Zum Erreichen dieses Ziels wurde zunächst ein valides FE-Modell zur Simulation des Halbhohlstanznietens aufgebaut sowie Parameter für verschiedene Verbindungen ermittelt und in einer Datenbank gespeichert. Anschließend wurde ein Algorithmus entwickelt, welcher vor dem Hintergrund der Variantenreduzierung den zu fügenden Werkstoffdickenkombinationen datenbankbasiert Niet-Matrizen-Kombinationen zuordnet und diese Auswahl mittels FE-Simulation validiert. Die variablen Parameter des Algorithmus wurden zuvor mittels Sensitivitätsanalysen ermittelt. Zur Verbesserung der vorausgewählten Niet-Matrizen-Kombinationen schloss sich eine Optimierung der Verbindungen an. Der Algorithmus wurde in eine bedienerfreundliche Software umgesetzt, welche es dem Anwender ohne vertiefende Expertise auf dem Gebiet der FE-Simulation ermöglicht, Verbindungen virtuell auszulegen. Die Validierung der entwickelten Vorgehensweise erfolgte an Hand von zehn Werkstoffdickenkombinationen. Für diese konnte die Variantenanzahl und die Arbeitsdauer, bezogen auf das experimentelle Ergebnis, reduziert werden.
Aktualisiert: 2021-12-20
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Die Zielstellung der Arbeit bestand in der Erweiterung der Prozessgrenzen des mechanischen Fügeverfahrens Halbhohlstanznieten bei bisher kritischen Anwendungsfällen durch den Einsatz eines neuen Matrizenkonzeptes. Kern der neuen Verfahrensvariante ist die Teilung der Matrize in Matrizenring und Gegenstempel, wobei der Gegenstempel während des Fügeprozesses bewegt wird. Durch den Einsatz der zusätzlichen Kinematik des Matrizenwerkzeuges können bei allen untersuchten Anwendungsfällen deutliche Verbesserungen in Bezug auf die Fügepunktausbildung im Vergleich zum konventionellen Prozess erreicht werden. In den experimentellen und numerischen Untersuchungen konnte ein grundlegendes Prozessverständnis für das Halbhohlstanznieten mit geteilter Matrize entwickelt werden.
Aktualisiert: 2020-12-01
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Aktualisiert: 2018-07-11
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