43. Vortrags- und Diskussionstagung Werkstoffprüfung 2025
Vortrag
28.11.2025
Mechanische Eigenschaften geclinchter Aluminiumverbindungen in Abhängigkeit vom Umformgrad
CG

Dipl.-Ing. Charlotte Graner

Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS

Graner, C. (V)¹; Hollmer, K.²; Kalich, J.³; Schettler, S.¹; Schöne, S.²; Zimmermann, M.²
¹Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS, Dresden; ²Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS, Technische Universität Dresden; ³Technische Universität Dresden
Vorschau
16 Min.

Zum Fügen artgleicher und artfremder Blechwerkstoffe eignet sich das kaltumformende Verfahren Clinchen. Es bedarf weder eines thermischen Eintrags noch eines zusätzlichen Fügeelements und gilt außerdem als ressourcenschonend und energieeffizient. Durch die Verwendung unterschiedlicher Stempel- und Matritzengeometrien besitzt der Fügeprozess eine hohe Wandlungsfähigkeit. So lässt sich die Clinchgeometrie auf die jeweiligen Anwendungsbedarfe anpassen und kommt in verschiedensten Branchen, vom Automobilbau bis zur Bauindustrie, zum Einsatz. Insbesondere im Mobilitätssektor sind viele Bauteile Vibrationen oder systemimmanenten Schwingungen ausgesetzt, sodass Untersuchungen zur Ermüdungsfestigkeit geclinchter Fügeverbindungen notwendig werden. Von besonderem Interesse sind dabei jene Bereiche einer Clinchverbindung, welche einerseits hohe Umformgrade infolge des Fügeprozesses aufweisen und andererseits in Abhängigkeit des jeweiligen Beanspruchungsfalls lokale Spannungs- bzw. Dehnungslokalisierungen aufweisen und deren Wechselwirkungen Einfluss auf die Lebensdauer der Clinchverbindung haben.

Um den Einfluss der prozessbedingten Kaltumformung auf lokale Werkstoffeigenschaften zu bewerten, wurden in Blechproben durch Walzen Clinchpunkt-typische Umformgrade gezielt eingestellt und mikrostrukturell sowie mechanisch charakterisiert. Die Untersuchungen der mechanischen Eigenschaften in Abhängigkeit des Umformgrads wurden am Beispiel von Aluminiumblechen in Form von Härtemessungen, Zugversuchen sowie Ermüdungsversuchen bei ca. 1000 Hz an einem Resonanzpulsator durchgeführt. Unterschiede zwischen verschiedenen Al-Legierungen und ihr Verhalten bei steigendem Umformgrad zeigen sich im Ermüdungsverhalten im High Cycle Fatigue (HCF) und Very High Cycle Fatigue (VHCF) Bereich nicht nur in den jeweils erreichbaren Schwingfestigkeiten, sondern auch hinsichtlich des Einflusses der Umformgrade. Außerdem wurde die Übertragbarkeit der lokalen umformgradabhängigen Eigenschaften des Blechwerkstoffs wie Härte und Festigkeit (Indenterverfahren) am Querschliff von Clinchpunkten validiert.

Manuskript

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