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Vortrag

Einseitiges Widerstandspunktschweißen mit koaxialer Elektrodenanordnung zum Herstellen von Kunststoff-Metall-Mischverbindungen

Donnerstag (19.04.2018)
14:20 - 14:40 Uhr

14:20 - 14:40 Uhr

Hybride Verbindungen, wie zum Beispiel Metall-Kunststoff Verbindungen, weisen ein hohes Leichtbaupotenzial auf. Aufgrund der gegensätzlichen chemischen und physikalischen Eigenschaften müssen neue Ansätze für bisher industriell etablierte Fügeverfahren entwickelt werden. Gegenwärtig werden diese Werkstoffkombinationen durch Klebstoffeinsatz oder mechanische Fügeverfahren verbunden. Mechanische Fügeverfahren zeigen Herausforderungen hinsichtlich dem Einbringen von Kerben und Spannungskonzentrationen. Demgegenüber bewirkt die notwendige Aushärtungszeit von Klebstoffen eine Erhöhung der Prozesszeit. In diesem Fall bieten thermische Direktfügeverfahren einen ökologischen und ökonomischen Ansatz zum Verbinden von Metall mit Kunststoff.

Beim thermischen Direktfügen wird der Metallpartner zunächst erwärmt, bis der thermoplastische Partner aufgrund der Wärmeleitung an der Grenzschicht aufschmilzt. Der geschmolzene Kunststoff benetzt die Oberfläche des metallischen Partners und dringt in die Oberflächenstruktur des Metalls ein. Nach der Erstarrung ergibt sich eine feste Verbindung. Für Erwärmung können unterschiedliche Energieträger genutzt werden. Das Widerstandsschweißen ist das am häufigsten eingesetzte Verfahren in der blechverarbeitenden Industrie für das Verbinden von Stahlblechen. Es zeichnet sich durch einen hohen Automatisierungsgrad, geringe Prozesskosten und kurze Schweißzeiten aus. Das konventionelle Widerstandspunktschweißen, wie es in der industriellen Fertigung üblich ist, erfordert eine beidseitige Zugänglichkeit der Fügepartner. Daher ist das Fügen von flanschlosen Hohlprofilen und das Widerstandspunktfügen von Kunststoff-Metall-Hybridbauteilen nicht möglich.

Im Rahmen dieses Beitrags wurden, basierend auf dem einseitigen Widerstandspunktschweißen in einer neuartigen koaxialen Elektrodenanordnung die Aluminiumlegierung EN AW-6016-T4 und der Stahl DX56D-Z100MB mit thermoplastischen Werkstoffen (PA6.6, PA6 GF47) gefügt. Der Fügeprozess wurde durch mechanische Prüfungen, verschiedene Oberflächenvorbereitungen (Korundstrahlen, laserbasierte Strukturierung) und in Abhängigkeit der Prozesseinflussgrößen grundlegend charakterisiert. Es wird gezeigt, dass mit dieser Elektrodenanordnung Kunststoff-Metall-Hybridstrukturen bei kurzen Zykluszeiten und guten mechanischen Eigenschaftsprofil reproduzierbare Verbindungen hergestellt werden können.

Sprecher/Referent:
Konstantin Szallies
Technische Universität Ilmenau
Weitere Autoren/Referenten:
  • Martin Bielenin
    Technische Universität Ilmenau
  • Prof. Dr. Jean Pierre Bergmann
    Technische Universität Ilmenau