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Vortrag

Serielles Ultraschallpunktschweißen von Aluminium/Stahl-Verbunden

Donnerstag (19.04.2018)
11:20 - 11:40 Uhr

11:20 - 11:40 Uhr

M. Becker, F. Balle: Serielles Ultraschallpunktschweißen von Aluminium/Stahl-Verbunden

Lehrstuhl für Werkstoffkunde Kaiserslautern (WKK), Hybride Werkstoffsysteme


Bezüglich der gesetzlichen Vorgaben für den Schadstoffausstoß von Fahrzeugen stellt die Verringerung bewegter Massen und die daraus resultierende Kraftstoffeinsparung ein bedeutendes Ziel dar. Ein großes Potenzial zur Gewichtsreduzierung bieten Leichtbaustrukturen aus hochfesten Stählen und Leichtmetallen, die insbesondere in Multi-Material-Karosserien eingesetzt werden. Neben geeigneten Werkstoffen nehmen die Fügeverfahren eine Schlüsselrolle ein, da hoch belastbare und alterungsbeständige Verbindungen zwischen artfremden Werkstoffen erzeugt werden müssen. Die im Karosseriebau überwiegend eingesetzten Aluminiumlegierungen und Stähle können u. a. aufgrund der unterschiedlichen Schmelztemperaturen nur bedingt durch das etablierte Widerstandspunktschweißen oder andere konventionelle Schmelz-Schweißverfahren verbunden werden. Eine geeignete Alternative stellt das Metall-Ultraschallpunktschweißen aufgrund des Fügeprozesses in fester Phase dar. Es zeichnet sich zudem durch eine hohe Energieeffizienz sowie den Verzicht auf Zusatzelemente und Hilfsstoffe aus.

Im Rahmen eines Forschungsprojekts am Lehrstuhl für Werkstoffkunde der TU Kaiserslautern wird das serielle Ultraschallpunktschweißen der Aluminiumknetlegierung EN AW-6005A mit dem verzinkten Dualphasenstahl HCT980X untersucht. Dabei stehen die Anordnung und Reihenfolge mehrerer Schweißpunkte sowie deren gegenseitige schwingungstechnische Beeinflussung im Vordergrund, um bauteilnahe Verbindungen grundlegend zu untersuchen. In diesem Beitrag werden unterschiedliche Schweißpunkt-Konfigurationen mit entsprechend variierenden Prozessparametern vorgestellt, die mithilfe statistischer Versuchsplanung ermittelt wurden. Der serielle Schweißprozess wird insbesondere auf maximale Festigkeit der Multi-Metall-Verbunde optimiert und mittels Thermografie und Thermometrie überwacht. Licht- und rasterelektronenmikroskopische Untersuchungen der Fügezone dienen der lokalen Grenzflächenbewertung. Einen Schwerpunkt stellt der Einfluss der korrosionsschützenden Zinkschicht der Stahlbleche auf die Eigenschaften und das Versagensverhalten der Mischverbunde dar, die u.a. anhand der Bruchflächen nach der mechanischen Beanspruchung untersucht werden.

 

Sprecher/Referent:
Dipl.-Ing. Michael Becker
TU Kaiserslautern
Weitere Autoren/Referenten:
  • Prof. Dr. Frank Balle
    Technische Universität Kaiserslautern