Herstellung von Aluminium-Stahl-Mischverbindungen durch Einsatz von Laser- und/oder Plasmastrahlen (Mikrostruktur und Festigkeit)

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Frank Vollertsen
• Fachliche Zuordnung: Produktionsautomatisierung und Montagetechnik
• Förderung: Förderung von 2003 bis 2009
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5470189

Im Bereich des Transportwesens werden zur Gewichtsreduzierung verstärkt Leichtbaukomponenten eingesetzt. Einen Ansatz hierfür bieten Komponenten in Mischbauweise. Von besonderem Interesse sind u.a. Verbindungen aus Aluminium und Stahl, die bisher weitgehend durch Nieten, Schrauben, seit kurzem aber auch durch Fügen mit schmelzflüssiger Phase realisiert werden. Probleme beim thermischen Fügen der Kombination Aluminium/Stahl liegen zum einem in der Versprödung im Nahtbereich durch intermetallische Phasenbildung, die zu einer Abnahme der Duktlität und der statischen Festigkeit im Verbindungsbereich führt und zum anderen in der Erweichung des Werkstoffes durch lokales Lösungsglühen bzw. Gefügeumwandlungen. Insbesondere bei der Verarbeitung hochfester Stähle hat dies signifikanten Einfluss auf das Festigkeits- und Zähigkeitspotenzial der Verbindung in Abhängigkeit von prozessabhängigen Einstellgrößen, daraus resultierendem Temperatur-Zeit-Geschehen und den gewählten Werkstoff- kombinationen. Bisherige Untersuchungen beschränkten sich auf Nahtgeometrien wie auf Überlappverbindungen. Die für Tailored, Patchwork Blanks bzw. Tailored Hybrid Blanks technologisch interessante 1-Stoß-Verbindung wurde bisher nicht eingehend untersucht. Aus diesen Gründen sollen im Rahmen dieses Teilprojektes Lösungswege gefunden werden, die wie das kombinierte Laserfüge/Umformverfahren modifizierte, strahlbasierte thermische Fügeverfahren für die Produktion von Leichtbaukomponenten in den Vordergrund stellen und diese oben aufgeführten Probleme grundlegend in Angriff nehmen. Beim kombinierten Laserfüge/Umformverfahren soll ausgehend von einer Überlappanordnung der zu fügenden Bleche, nach kurzfristigem Aufschmelzen eines Werkstoffes dieser durch Umformkräfte mit dem Fügepartner im I-Stoß verbunden werden. Die Charakterisierung der erzeugten Tailored Hybrids erfolgt in Hinblick auf das Formgebungsverhalten im Rahmen der Forschergruppe projektübergreifend für die verschiedenen Fügetechnologien über Wirkmedien-unterstütztes Umformen. Weiterhin werden für eine Beurteilung der Verbindungen im Vergleich mit denen der anderen Projekte innerhalb der Forschergruppe, statische und dynamische Festigkeitsuntersuchungen mit begleitender metallurgischer Charakterisierung durchgeführt.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 505: Hochleistungsfügetechnik für Hybridstrukturen
• Beteiligte Person: Dr.-Ing. Florian Wagner