Widerstandselementschweißen mit gestauchten Hilfsfügeelementen - Umformtechnische Wirkzusammenhänge zur Beeinflussung der Verbindungsfestigkeit

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18619_Meinhardt_Diss_MB_383.pdf (13.12 MB)
Diss. Reihe Maschinenbau, Band 383

Language
de
Document Type
Doctoral Thesis
Issue Date
2022-02-28
Issue Year
2022
Authors
Meinhardt, Mario
Editor
Franke, Jörg
Hanenkamp, Nico
Hausotte, Tino
Merklein, Marion
Schmidt, Michael
Wartzack, Sandro
Publisher
FAU University Press
ISBN
978-3-96147-474-5
Abstract

As a result of multi-material constructions, dissimilar material pairings must be joined in the modern body shop of the automotive industry. Established thermal joining methods, such as resistance spot welding, reach their process limits. On the other hand, mechanical joining techniques used as standard reduce flexibility in the production lines. For this challenge, resistance element welding with upset auxiliary joining elements must be emphasized as a new process-technical approach for joining dissimilar material pairings. This process approach enables the use of conventional resistance spot welding equipment in the body shop for the joining of multi-material pairings. Within the scope of this research, the forming-technical interactions for influencing the joint strength were identified for this innovative process alternative of resistance element welding, and a comprehensive process understanding was developed. The focus of the research was on the analysis of the main influencing factors on joint strength. The resulting cross-process effects to influence the joint strength were combined in a material flow model. The applicability of conventional resistance spot welding was proven and the associated influence of the failure behaviour in the static and dynamic stress cases was discussed. Thus, through this research, a basic process understanding on resistance element welding with upset auxiliary joining elements could be developed, which forms the necessary basis required for a broad industrial application.

Abstract

In Folge des Multimaterialbaus sind im modernen Karosseriebau der Automobilindustrie artungleiche Werkstoffpaarungen zu fügen. Beim Einsatz etablierter thermischer Fügeverfahren, wie das Widerstandspunktschweißen, werden dabei die Verfahrensgrenzen erreicht. Standardmäßig eingesetzte mechanische Verbindungstechniken reduzieren hingegen die Flexibilität in den Fertigungslinien. Als ein neuer Verfahrensansatz zum Fügen von artungleichen Materialpaarungen ist das Widerstandselementschweißen mit gestauchten Hilfsfügeelementen einzuordnen. Dieser Verfahrensansatz ermöglicht den Einsatz des konventionellen Widerstandspunktschweißens zum Fügen von Multimaterialpaarungen im Karosseriebau der Automobilindustrie. Zu dieser innovativen Verfahrensalternative des Widerstandselementschweißens wurden im Rahmen dieser Arbeit die umformtechnischen Wirkzusammenhänge zur Beeinflussung der Verbindungsfestigkeit ganzheitlich analysiert, sowie daraus abgeleitet ein umfassendes Prozessverständnis erarbeitet. Der Fokus der Arbeit lag dabei auf der Analyse der Haupteinflussfaktoren auf die Verbindungsfestigkeit. Die resultierenden prozessübergreifenden Wirkzusammenhänge zur Beeinflussung der Verbindungsfestigkeit wurden in einem Materialflussmodell zusammengefasst. Die Anwendbarkeit des konventionellen Widerstandspunktschweißens wurde belegt und das resultierende Versagensverhalten in den statischen und dynamischen Belastungsfällen erörtert. Die erarbeiteten Erkenntnisse zum Widerstandselementschweißen mit gestauchten Hilfsfügeelementen bilden die notwendige Grundlage zum Prozessverständnis, das für eine breite industrielle Anwendung erforderlich ist.

Series
FAU Studien aus dem Maschinenbau
Series Nr.
383
Citation
mb.fau.de/diss
Notes
Parallel erschienen als Druckausgabe bei FAU University Press, ISBN: 978-3-96147-473-8
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