Laser- und ultraschallunterstütztes Clinchen von hochfesten Stahl/Aluminium-Mischverbindungen
Final Report Abstract
Die Erweiterung des Anwendungsbereichs des Clinchens auf hochfeste Stahl/Aluminium-Mischverbindungen ist das übergeordnete Ziel des vorliegenden Projekts. Dafür wurden zunächst zwei vollkommen neuartige Anlagen zum laserunterstützten und zum ultraschallunterstützten Clinchen entwickelt, aufgebaut und in Betrieb genommen. Parallel wurde das Verhalten der hochfesten Stähle 22MnB5 und HDT780C sowie der Al-Legierung 6181 während einer Kurzzeitwärmebehandlung charakterisiert und daraus abgeleitete Prozessfenster auf das laserund ultraschallunterstützte Clinchen übertragen. Damit konnten erstmals der pressgehärtete Stahl 22MnB5 sowie ein hochfeste Mischverbindung Stahl/Al ohne Rissbildung aufgrund zu geringer Duktilität und ohne signifikante Entfestigung durch großflächige langfristige Erwärmung erfolgreich geclincht werden. Nach dem Nachweis der grundsätzlichen Machbarkeit des laserstrahlunterstützten Clinchens von artgleichen sowie Mischverbindungen wurden die füge- und werkstofftechnischen Zusammenhänge zwischen Clinch-/ Wärmebehandlungsparametern, Clinchpunktgeometrien, Werkstoffstrukturen und Verbindungseigenschaften für die in der Projektlaufzeit geclinchten Verbindungen untersucht. Auch beim ultraschallunterstützten Clinchen stand nach dem Nachweis der grundsätzlichen Machbarkeit an artgleichen Clinchverbindungen die Untersuchung der füge- und werkstofftechnischen Zusammenhänge zwischen Clinch-/ Ultraschallparametern, Clinchpunktgeometrien, Werkstoffstrukturen und Verbindungseigenschaften im Fokus. Dabei konnte eine deutliche Fügekraftreduzierung unter Einsatz von Ultraschall festgestellt werden. Eine wesentliche Aufgabe stellte auch die Untersuchung der Stempelwerkstoffe dar, da es aufgrund der Ultraschallbeanspruchung zu hohen Schwingbeanspruchungen kommt.
Publications
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Advanced dilatometry and calorimetry for the validation of materials mechanical and transformation models, Proc. 2nd World Congress on Integrated Computational Materials Engineering, July 7-11, 2013, Salt Lake City, Utah, USA, TMS (2013), S. 177-182
Reich, M.; Milkereit, B.; Krawutschke, M.; Kalich, J.; Schick, C.; Kessler, O.
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Kalorimetrische und dilatometrische Analyse des Anlassverhaltens in der Wärmeeinflusszone von Schweißnähten des Stahls T24, HTM J. of Heat Treatment and Materials, 68 (2013) 6, S. 274–282
Reich, M.; Milkereit, B.; Bader, M.; Oehmigen, H.-G.; Keßler, O.
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Laser Assisted Clinching, SCT 2014, Proc. 4th International Conference on Steels in Cars and Trucks in Braunschweig, Verlag Stahleisen GmbH, Düsseldorf 2014
Kalich, J.; Osten, J.; Füssel, U.; Kessler, O.; Pfeiffer, W.:
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Short-time heat treatment of press hardened steel for laser-assisted clinching, Materials Science and Technology, 30 (2014) 11, S. 1287-1296
Reich, M.; Osten, J.; Milkereit, B.; Kalich, J.; Füssel, U.; Kessler, O.
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Softening of high-strength steel for laser assisted clinching, Proc. 6th ICTMP, Darmstadt, June 22–24, 2014, Adv. Mater. Res. Vols 966–967 (2014), S. 617–627
Osten, J.; Söllig, P.; Reich, M.; Kalich, J.; Füssel, U.; Kessler, O.
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Thermo-mechanical simulation of laser beam assisted clinching for high-strength steel, Proc. 5th International Conference on Thermal Process Modelling and Computer Simulation, ICTPMCS, Orlando, Florida, USA, June 16-18, 2014, ASM International, 39-45
Reich, M.; Osten, J.; Kozlov, N.; Kalich, J.; Kessler, O.
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Ultrasonic assisted clinching of aluminium alloy sheets, Proc. 6th ICTMP, Darmstadt, June 22–24, 2014, Adv. Mater. Res. Vols 966–967 (2014), S. 641–650
Heßeln, F.; Wanner, M.-C.
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Dissolution and Precipitation Behaviour during Continuous Heating of Al–Mg–Si Alloys in a Wide Range of Heating Rates, Materials 8 (2015)
Osten, J.; Milkereit, B.; Schick, C.; Kessler, O.
