Beschreibung
P 1172 – Mechanisch gefügte Stahlstrukturen in Fahrzeugbau und Bauwesen
Das Forschungsprojekt zeigt, dass die Vorauslegung der Werkzeuggeometrien für das Clinchen dicker Bleche mittels numerisch generierter Schaubilder mit Genauigkeiten im Bereich von ca. ± 10 % der geometrischen Größen Halsdicke und Hinterschnitt möglich ist. Um die Schaubilder für den Benutzer handhabbar zu machen, ist allerdings das Einschränken der Eingangsparameter und damit des Lösungsraums erforderlich, sodass an dieser Stelle die Überführung der Ergebnisse in eine Softwarelösung vielversprechend erscheint. Durch den Einsatz einer Softwarelösung könnten auch unterschiedliche Werkstoffe für das stempel- und matrizenseitige Blech definiert sowie weitere Werkzeugparameter variiert werden, was mit Hilfe der einfachen Schaubilder aufgrund der unüberschaubaren Fülle der Einflussparameter nicht handhabbar ist.
Das Korrosionsverhalten von feuerverzinkten und anschließend geclinchten Halbzeugen wurde für den nutzfahrzeugtypischen Blechdickenbereich untersucht. Diese Proben wurden nach VDA 233-102 getestet, wenn auch Kurzzeitprüfungen nicht das Korrosionsverhalten unter realen Bedingungen abbilden und damit nicht geeignet sind, um Aussagen hinsichtlich der Schutzwirkung und -dauer von Zinküberzügen und legierten Zinküberzügen zu treffen. Der Korrosionswechseltest dient daher lediglich dem relativen Vergleich der untersuchten Konfigurationen. Da bereits in Vorversuchen Schädigungen des Zinküberzuges durch das Clinchen aufgetreten sind, wurden zusätzlich Möglichkeiten der Nachbehandlung der Clinchpunkte untersucht, um den Korrosionsschutz wieder vollständig herzustellen. Weiterhin wurde das Potential eines wasserstoffinduzierten Werkstoffversagens der Clinchpunkte untersucht. Die bandverzinkten Proben für das Bauwesen sind lediglich in der Freibewitterung belastet und anschließend ausgewertet worden.
Für die Anwendung von Verbindungstechniken im Bauwesen ist es erforderlich das Tragund Verformungsverhalten der Fügepunkte für die jeweilige Beanspruchung eindeutig bestimmen zu können, was im Regelfall über normativ verankerte Bemessungsvorschriften geschieht. Für das Fügeverfahren Clinchen ist zurzeit jedoch noch keine normative Regelung vorhanden. Ziel des Forschungsvorhabens war es daher, die maßgebenden Einflussgrößen auf die Scherzugtragfähigkeit, die Spannungsverteilung und das Verformungsverhalten der Verbindung zu bestimmen und darüber hinaus einen Bemessungsansatz zu entwickeln, mit dem sich die Grenzabscherkraft für die im Forschungsvorhaben untersuchten Clinchpunkt-Geometrien bestimmen lässt.
Anhand experimenteller Untersuchungen an geclinchten Ständerrahmen und dem Vergleich der Ergebnisse mit geschraubten Konstruktionen zeigte sich, dass sich die verformungsarme Fügetechnik Clinchen durch die schlupffreie Ausführung günstig auf die Verformungen und Steifigkeit der ganzheitlichen Struktur auswirkt.
Veröffentlichung:
2020
Autoren:
Prof. Dr.-Ing. W.-G. Drossel, Dipl.-Ing. T. Kropp, Dr. J. Gehrke, Prof. Dr.-Ing. D. Ungermann, Dipl.-Ing. G. Kleemann
