B7

Arbeitsgruppe B | Form-/Kraftschluss

 
 

Skalierung von Rotationsclinchverfahren unter Berücksichtigung der Prozessrobustheit

Prof. Dr. Wolfram Volk, Lehrstuhl für Umformtechnik und Gießereiwesen
Dr.-Ing. Roland Golle, Lehrstuhl für Umformtechnik und Gießereiwesen

 
 

Fertigungsverfahren mit rotierenden Werkzeugbewegungen bieten gegenüber Verfahren mit Hubbewegungen, insbesondere bei der Verarbeitung von Halbzeugen aus Coilwerkstoffen, umfangreiche Vorteile. Das Rotationsclinchen nutzt diese positiven Eigenschaften und ermöglicht so einen kontinuierlichen Fügevorgang bei gleichbleibend hoher Geschwindigkeit (Abbildung 1).

 
 
Abbildung 1: Prinzipieller Prozessablauf des Rotationschlinchens
Abbildung 1: Prinzipieller Prozessablauf des Rotationschlinchens

In den ersten beiden Förderperioden des SPP 1640 wurde zuerst die Umsetzbarkeit des Rotationsclinchens überprüft. Anschließend wurde das Einsatzspektrum auf das Fügen von schwer umformbaren mit gut umformbaren Werkstoffen durch die Verwendung eines vorgelochten Blechwerkstoffes erweitert. Die Untersuchungen des Prozesses erfolgten jedoch innerhalb sehr enger Parametergrenzen, welche durch die vorhandene Versuchsanlage vorgegeben waren. Zur vollständigen Durchdringung des Prozesses und zur Erweiterung des Einsatzspektrums wird das Konzept nun auf unterschiedliche Dimensionen übertragen (Abbildung 2). Anlagenseitige Prozessgrenzen sowie die Robustheit des Prozesses, die aufgrund der besonderen Kinematik beim Rotationsclinchen mit der Skalierung des Prozesses verknüpft ist, sollen dabei untersucht werden. Aufbauend auf den Ergebnissen aus den Vorgängerprojekten wird der Fokus nun insbesondere auf die Skalierbarkeit und Robustheit des Fügeprozesses gelegt. Die Zielsetzung des Projektes besteht darin, die Prozessfenster hinsichtlich unterschiedlicher Anwendungsspektren zu erweitern.

 
 
Abbildung 2: Parameter zur Untersuchung der Prozessskalierbarkeit
Abbildung 2: Parameter zur Untersuchung der Prozessskalierbarkeit
 
 

Die wesentlichen Ziele des Projekts:

  • Kinematische Analyse des Rotationsclinchens in einem weiten Parameterraum
  • Untersuchung der Effekte der Skalierung von Rotationsclinchprozessen hinsichtlich der Blechdicke, der Rollradien sowie der Fügegeschwindigkeit
  • Ableitung von robusten und technisch umsetzbaren Prozessparametern
  • Aufbau eines Versuchsstandes zur Bestimmung der Skalierungseffekte auf die Clinchpunktausformung und die Festigkeit der Fügeverbindung
 
 

Veröffentlichungen:

2016   
  Joining by Plastic Deformation: Overview of the DFG Priority Program 1640 Hiller, M.; Volk, W.
In: Advanced Multimaterial Structures in the Automotive Industry, Bilbao, 2016
2015   
  Joining Aluminium Alloy and Mild Steel Sheets by Roller Clinching Hiller, M.; Volk, W.
In: Applied Mechanics and Materials 794, 2015, 295–303
  Einfluss von Reibung auf die Verbindungsausbildung beim Rotationsclinchen Weiß, M.; Volk, W.
In: 18. Workshop Simulation in der Umformtechnik & 3. Industriekolloquium des SFB/TR73, Shaker Verlag, 2015, 211–213
  Influence of Kinematics during Roller Clinching on Joint Properties Weiß, M.; Volk, W.
In: Journal of Manufacturing Science and Engineering 137(5), 2015, 051016
2014   
  Simulation assisted analysis of material flow in roller clinched joints Rill, D.; Weiß, M.; Hoffmann, H.; Volk, W.
In: Advanced Materials Research 966–967, 2014, 628–640
 

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