Untersuchungen zur Optimierung des Stanznietens mit Halbhohlniet als universelles Fügeverfahren zum Verbinden von Blechen und Profilen
Verfasser:
Wolfgang Voelkner, Institut für Produktionstechnik, Technische Universität Dresden -
Ortwin Hahn, Laboratorium für Werkstoff- und Fügetechnik der Universität-Gesamthochschule Paderborn
ISBN 978-3-86776-011-9 - 215 Seiten, 87,70 €
Zusammenfassung
EFB/AiF-Forschungsvorhaben 9485B
Innerhalb des für das Vorhaben definierten Fügeteilspektrums sind Optimierungsuntersuchungen zur verbindungstypischen Fügeelementausbildung, zu Fügeparametern, Fertigungseinflüssen und zur Prozesssicherheit absolviert worden. Es wurden Feinbleche unterschiedlicher Dicke und Festigkeit aus Stahl und Aluminium im Dickenbereich 0,8 mm - 2,0 mm untersucht, ergänzt wurde ein Aluminiumstrangpressprofil. Die durchgeführten Optimierungsuntersuchungen zur Abstimmung von Hilfsfügeteil, Matrize und Prozessparameter auf die Dicke und Festigkeit der Fügeteile aus Stahl- und Aluminiumwerkstoff haben für alle auftretenden Fügeaufgaben zu optimalen und alternativen Lösungen geführt. Mit der ausgehend von der umformtechnischen Vorgangsanalyse erstellten Berechnungsvorschrift zur überschlägigen Vorausbestimmung der maximalen Fügekraft werden für die Konstruktion wichtige Eingangsdaten zur Auslegung von Krafterzeugungs- und Nietsetzeinrichtung geliefert.
Im Ergebnis der praktischen Untersuchungen konnte die Anzahl der für die Fügeaufgaben erforderlichen Hilfsfügeteile und Matrizen erheblich verringert werden. Untersuchungen zur Prozesssicherheit belegen die relative Unempfindlichkeit des Stanznietens gegenüber fertigungstechnisch bedingten Abweichungen der Fügeteileigenschaften. Die erarbeiteten Lösungsvarianten wurden in Datenblättern geordnet und zusammengefasst. Die abschließende Abfassung von Hinweisblättern zum Stanznieten von Stahl- und Aluminiumfeinblechen sollen zur zielgerichteten und nachvollziehbaren Lösung von Fügeproblemen in der praktischen Anwendung dienen.
Vergleichende Untersuchungen zu Punktschweißverbindungen belegen die durchgängig höhere Scherzugfestigkeit der Stanznietverbindungen im Einstufendauerschwingversuch.
Durch die Konstruktion und den Aufbau einer Fügevorrichtung für die Simulation definierter Winkel- und Lateralversatzbeträge beim Stanznieten wurde ein Werkzeug für die Untersuchung der Einflüsse der Fertigungsstörgröße Versatz auf Fügeelementausbildung und Verbindungsfestigkeit geschaffen.
Die Verbindungen wurden unter quasistatischer und schwingender Belastung geprüft. Mit zunehmenden Versatz verschlechtern sich die geometrisch-optischen Eigenschaften der Verbindungen gravierend. Neben dem Einfluss der Beträge von Winkel- und Lateralversatz auf die quasistatische Verbindungsfestigkeit wurde auch der Einfluss ihrer Richtung untersucht.
Auch wenn die Festigkeit der Stanznietverbindungen unter quasistatischer und schwingender Belastung durch Winkel- und Lateralversatz nur wenig negativ beeinflusst wird, muss jeglicher Versatz im Interesse kalkulierbarer Verbindungen vermieden werden.
