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Untersuchungen zum Einfluss des Oberflächen- und Werkstoffzustandes auf die Widerstandspunktschweißbarkeit partiell formgehärteter Bauteile (AiF/IGF-Nr.: 18.939 B)
Projektbearbeiter:
MSc Oleksii Sherepenko
Finanzierung:
BMWi/AIF;
Im Automobilbau werden im Rahmen des stofflichen Leichtbaus zunehmend formgehärtete Stähle hauptsächlich für crashrelevante Bauteile eingesetzt. Aufgrund funktionaler und fügetechnischer Vorteile finden dabei auch partiell formgehärtete Bauteile Anwendung.

Beim Wärmebehandeln der formgehärteten Bauteile bilden sich in der Serienproduktion Bereiche mit unterschiedlichen Diffusionsschichtdicken und Schicht­zusammensetzungen aus. Dieser Effekt ist in stärkerem Maße bei partiell gehärteten Bauteilen zu beobachten, insbesondere bei denen, deren Festigkeit durch unterschiedliche Temperaturen während der Wärmebehandlung im Ofen eingestellt wird. Hierbei ist von erheblich schwankenden Schichtdicken auszugehen, die wiederum unterschiedliche Übergangswiderstände verursachen. Dies kann zur Verringerung der Schweißbereiche und zur Senkung der Standmenge von Elektrodenkappen führen.
Im Rahmen des Forschungsvorhabens erfolgt eine Klärung der werkstofflichen Vorgänge beim Widerstandspunktschweißen des formgehärteten Stahles 22MnB5 mit unterschiedlichen Oberflächen- und Gefügezuständen beim Herstellen ausgewählter 2- und 3-Blechverbindungen. Es sollen Aussagen zu den erreichbaren mechanischen Verbindungseigenschaften (Härte, Kräfte, Bruchdehnungen) und dem Versagensverhalten bei statischer und schlagartiger Belastung getroffen werden. Außerdem erfolgt die Ermittlung der elektrischen Widerstände in Abhängigkeit unterschiedlicher Überzugskonzepte, Auflagedicken und Gefügestrukturen und deren Einfluss auf das Schweißergebnis sowie Ableitung von Grenzwerten für die Zustände der Beschichtungen. Die ermittelten Widerstände werden weiter als Eingangsdaten für die Prozesssimulation unterschiedlicher Schichteigenschaften für die Parameter­vorhersage genutzt.

Bisherige Erkenntnisse:
Schichtwachstum:
  • geringfügiges Schichtwachstum mit zunehmender Ofentemperatur
  • Veränderung der Phasenzusammensetzung in der Schicht mit steigender Ofentemperatur
  • keine Wachstum der Diffusionszone in das Blech bis 800°C

Schweißbereiche nach SEP1220-2:
  • Ofenhaltezeit 6 Minuten und Ofentemperaturen 880, 900 und 930°C
  • keine Korrelation zwischen Übergangswiderstand und Schweißbereich

Schlagworte

22MnB5, AlSi-Schicht, Automobilbau, Leichtbau, Tailored tempered parts, Widerstandspunktschweißen, Widerstandsschweißen, formgehärtete Bauteile, höchstfeste Stähle, partielles Formhärten, Übergangswiderstand
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