Untersuchungen zur Stoffflusssteuerung beim Fügen durch Umformen von hochfesten Aluminiumlegierungen mittels lokaler Kurzzeitwärmebehandlung

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Wiesenmayer_Diss_MB_434.pdf (37.31 MB)
Diss. Reihe Maschinenbau, Band 434

Language
de
Document Type
Doctoral Thesis
Granting Institution
Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), Technische Fakultät
Issue Date
2024
Authors
Wiesenmayer, Sebastian
Editor
Franke, Jörg
Hanenkamp, Nico
Hausotte, Tino
Merklein, Marion
Müller, Sebastian
Schmidt, Michael
Wartzack, Sandro
Publisher
FAU University Press
ISBN
978-3-96147-716-6
Abstract

Mechanische Fügeprozesse nehmen eine wichtige Rolle bei der Herstellung von Fahrzeugkarosserien in Mischbauweise ein. Aufgrund der hohen Festigkeit und der meist eingeschränkten Umformbarkeit moderner Hochleistungswerkstoffe stoßen etablierte Fügeverfahren an ihre Grenzen. Dies gilt insbesondere für das Fügen hochfester AlZnMg-Legierungen der 7000er Serie. Durch eine Wärmebehandlung können die Eigenschaften der ausscheidungshärtbaren Legierungen angepasst und die Umformeigenschaften verbessert werden. Wird die Wärmebehandlung lokal begrenzt, kann der Stofffluss bei Umformprozessen durch die Interaktion fester sowie entfestigter Bereiche gesteuert werden. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, die Steuerung des Stoffflusses beim Fügen durch Umformen von 7000er Aluminium mittels einer prozessangepassten, lokal begrenzten Kurzzeitwärmebehandlung grundlegend zu erforschen und ein umfassendes Prozessverständnis abzuleiten. Zu diesem Zweck wurde der Einfluss von kurzzeitigem Rückbildungsglühen der Aluminiumlegierung EN AW-7075 T6 auf deren mechanische Eigenschaften ermittelt und die Prozessgrenzen beim Fügen der Legierung im Schneidclinchprozess bei matrizenseitiger Anordnung von 22MnB5 und HCT780X bestimmt. Unter Variation der Wärmebehandlungsparameter wurden punkt- und ringförmige Layouts gegenübergestellt und deren Einfluss auf den Fügeprozess und die Einsatzeigenschaften der Fügepunkte untersucht. Da der Werkstoff nach dem Rückbildungsglühen wiederauslagert, stellte die Analyse der Einsatzeigenschaften der Fügepunkte nach einer Warmauslagerung sowie der Wechselwirkung mit der dem Fügen vorgelagerten Wärmebehandlung einen weiteren Schwerpunkt der Arbeit dar.

Abstract

Mechanical joining processes take an important role in the production of multi-material car bodies. Due to the high strength and usually limited formability of modern high-performance materials, established joining processes are reaching their limits. This applies in particular to the joining of high-strength 7xxx alloys. Heat treatment can be used to adapt the properties of precipitation-hardenable alloys in order to improve their forming characteristics. If the heat treatment is locally limited, the material flow in forming processes can be controlled by the interaction of softened and not-softened areas. The aim of the present work was to fundamentally investigate the control of the material flow during joining by forming of 7xxx aluminum by means of a process-adapted, locally limited short-term heat treatment and to derive a comprehensive understanding of the process. For this purpose, the influence of short-time retrogression annealing of EN AW-7075 T6 aluminum alloy on its mechanical properties was deter-mined, and the process limits when joining the alloy by shear-clinching with die-sided 22MnB5 and HCT780X were identified. By varying the heat treatment parameters, circular and ring-shaped layouts were compared and their influence on the joining process and the joint properties were investigated. Since the material re-ages after retrogression, the work further focusses on the analysis of the joint properties after artificial ageing as well as on the interaction with the heat treatment preceding the joining process.

Series
FAU Studien aus dem Maschinenbau
Series Nr.
434
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Parallel erschienen als Druckausgabe bei FAU University Press, ISBN: 978-3-96147-715-9

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URN
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