Reibungsbasierte Rissinitiierung
Fördermittelgeber
Das Projekt „Reibungsbasierte Rissinitiierung bei umformtechnisch gefügten Verbindungen von Bauteilen aus Aluminiumknetlegierungen“ wird als Vorhaben der Industriellen Gemeinschaftsforschung unter der Fördernummer AiF-Nr. 20300BR von der Forschungsvereinigung Stifterverband Metalle e.V. finanziert und betreut und über die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AiF) im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung und -entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.
Forschungsvereinigung
Stifterverband Metalle (WVM)
Kooperationspartner
Fraunhofer IGP Rostock
Projektinhalt
Vorlochfreie, umformtechnische Fügeverfahren werden aufgrund ihrer Effizient im Mobilitätssektor eingesetzt. Die Fügeverbindung wird ohne zusätzliches Fügeelement hergestellt, wie zum Beispiel beim mechanischen Clinchen. Es fehlen derzeit gesicherte Kenntnisse hinsichtlich der Anrissentstehung und Rissentwicklung unter zyklischer Belastung.
Das Ziel des Forschungsvorhabens ist die Untersuchung der Rissinitiierung (Anrissort, Anrisslastwechselzahl) an umformtechnisch gefügten Clinchverbindungen. Insbesondere soll der Einfluss der Reibdauerbeanspruchung bedingt durch den Kontakt und die relative Verschiebung der gefügten Bleche herausgearbeitet werden.
Schwingfestigkeit der Clinchverbindung
Die statischen und zyklischen Werkstoffkennwerte der betrachteten Aluminiumlegierung werden experimentell ermittelt. Mittels 3D-Visualisierung wird der Oberflächenzustand des Grundmaterials als auch nach der Fügepunktherstellung in der Kontaktzone zwischen den Blechen untersucht. In Ermüdungsversuchen an Clinchverbindungen mit unterschiedlicher Restbodendicke mit anschließender REM- und CT-Analysen wird die Rissinitiierung und Rissausbreitung beleuchtet, um den Einfluss der Reibdauerbeanspruchung auf die Anrissentstehung herauszuarbeiten.
Numerische Simulation der Clinchverbindung
Der Kontaktspannungszustand im Fügepunkt unter zyklischer Belastung ist für eine komplexe Geometrie wie die des Clinchpunktes messtechnisch nicht erfassbar. Mittels numerischer Simulation werden die örtlichen Spannung und Dehnungen untersucht. Hierzu wird der Versuchsaufbau der Scherzugbelastung realitätsnah modelliert. Große Bedeutung kommt dabei der Abbildung der gesamten Versuchskette zu. Durch die vorangestellte Simulation des Clinchprozesses werden Eigenspannungszustand und Umformhistorie erfasst und können im Rahmen der Lebensdauerabschätzung nach dem Örtlichen Konzept berücksichtigt werden. Der Einfluss der Reibdauerbeanspruchung auf die Anrissentstehung wird unter Berücksichtigung der experimentellen Untersuchung an einem Reibklötzchenprüfstand ermittelt
Schwerpunkte innerhalb der Professur
- Experimentelle Untersuhcung des zyklischen Werkstoffverhaltens der Aluminiumknetlegierung EN AW-6060 T66 ohne und mit Umformhistorie
- Modellbildung der Scherzugprobe für die numerische Lastsimulation der Fügeverbindung unter Scherzugbelastung
- Lebensdauerabschätzung für das Bauteil Clinchpunkt nach dem Örtlichen Konzept
- Nachbildung eines Reibklötzchenprüfstandes zur Untersuchung des Einflusses der Reibdauerbeanspruchung auf die Anrissentstehung
- Modellierung der Reibdauerbeanspruchung im Rahmen des Örtlichen Konzeptes und Anwendung auf die Lebensdauerabschätzung für die Clinchpunktverbindung
Ansprechpartner
Fachgruppe Betriebsfestigkeit
Dipl.-Ing. Boris Spak
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Professur für Numerische und Experimentelle Festkörpermechanik
Professur für Numerische und Experimentelle Festkörpermechanik
Besuchsadresse:
MAR, Zimmer 161 Marschnerstraße 30
01307 Dresden