Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Entwicklung einer werkstoff-, modell- und prozessbasierten Schweißtechnologie zum Verbinden von Stählen mit Aluminiumhohlprofilen mittels einseitiger konduktiver Erwärmung

 

Durch die Anforderung, unterschiedliche Werkstoffe und unterschiedliche Halbzeugformen (Blech/Profile) in einer Baugruppe einzusetzen, stehen deutsche kmU komplexere Anforderungen vor. Seit etwa zwei Dekaden werden verstärkt Leichtbaukonzepte verfolgt, in denen Stähle mit Aluminiumhohlprofilen kombiniert eingesetzt werden. Das in vielen Industriezweigen etablierte Widerstandspunktschweißen kann hier nur durch neue Ansätze erfolgsversprechend zum Einsatz kommen.

Intermetallische Phasen, die sich in der Regel während des Schweißens bilden, führen beim Erstarren/Abkühlen zu Rissen oder zum vollständigen Bruch der Verbindung. Die Begrenzung dieser durch neue Anordnungen und insbesondere die Berücksichtigung der herrschenden mechanischen Bedingungen beim Abkühlen und im Einsatz von Blech/Profil Verbindungen sind bislang kaum erforscht, auch wenn gerade hier sich ein Lösungsweg aufzeigt.

Ziel des Vorhabens ist es daher die Entwicklung einer modell-, werkstoff- und prozessbasierten Strategie zum punktförmigen Verbinden von Stählen mit Aluminiumhohlprofilen basierend auf der Widerstandserwärmung mit einer angepassten koaxialen Elektrodengeometrie. Weiterhin liegt ein Schwerpunkt auf der Beschreibung der Wechselwirkung zwischen Prozessführung und dem Eigenschaftsprofil der Verbindung. Durch den verfolgten Ansatz können infolge des einseitigen Wärmeeintrags die Aufheiz- sowie Abkühlraten so angepasst werden, dass die Diffusion gesteuert wird und duktile Verbindungen hergestellt werden können. Darüber hinaus ist die einseitige Belastung durch das Werkzeug und die Abkühlung und Schrumpfung in Bezug zur gesamten Baugruppe und zur Dicke der intermetallischen Phase zu berücksichtigen.