Clinchen von Stahl- und Aluminiumfeinblechen mit rotierenden Werkzeugaktivelementen
Final Report Abstract
Mit der Methode der Finite-Elemente-Simulation konnte der Prozess des Rundpunktclinchens zunächst mit translatorischer und auf dieser Basis auch mit rotatorischer Werkzeugbewegung nachgebildet werden. Anhand dieser Modelle konnte ein grundlegendes Prozessverständins des Rotationsclinchens gewonnen werden. Hieraus ließen sich die Erkenntnisse gewinnen, dass das Vorhandensein eines stempelseitigen Niederhalters bzw. Abstreifers von großer Wichtigkeit ist, und dass bei ebener Blechdurchführung ein verzugsfreies Fügen der Fügepartner möglich ist. Als wesentlicher Parameter für die Punktausformung wurde zudem das Flugkreisradienverhältnis von Stempeln und Matrizen ermittelt. Da kein eigener Werkzeugwalzensatz angefertigt werden und der vorhandene Walzensatz nur begrenzt umgearbeitet werden konnte, musste auf die Einstellbarkeit der Flugkreisradien und einen geometrisch bestimmten Niederhalter verzichtet werden. Aus diesem Grund wurden Streifen aus Fibroflex-Polyurethan-Elastomeren als Niederhalter verwendet. Hiermit gelang es, erste Proben herzustellen, mit welchen die Simulation erfolgreich verifiziert werden konnte. Mit einem Quermessdübel, welcher in die Stempelwalze eingebaut wurde, konnte gezeigt werden, dass der Fügekraftverlauf im Experiment gut mit dem berechneten übereinstimmt. In Versuchen mit auf die Werkstoffkombinationen abgestimmten Stempeln und Matrizen konnte schließlich gezeigt werden, dass sich mit dem beschriebenen Anlagenaufbau Clinchpunkte mit praxistauglicher Festigkeit herstellen lassen. Lediglich die Vermutung, dass sich durch Anpassung der Stempelspitzengeometrie eine homogenere Punktausformung und damit gleichmäßigere Festigkeitseigenschaften erzielen lassen könnten, bestätigte sich nicht.
Publications
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Rundpunkt-Clinchen mit rotierenden Werkzeugen, Zeitschrift für wirtschaftlichen Fabrikbetrieb (ZWF), Heft 7-8 2012. Carl Hanser Verlag, München
Volk, W.; Hoffmann, H.; Rill, D.
