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SFB/Transregio 285

A02 - Gradierte, mechanisch fügbare Aluminiumgussteile

Im Sinne des Leichtbaus strebt der moderne Automobilbau ein Mischbaukonzept der Fahrzeugkarosserie an, bestehend aus einem Mix verschiedenster Materialien. Dies erfordert das Fügen von Blechen sowie Strangpressprofilen mit Gussbauteilen. Aluminiumgussteile ermöglichen eine hohe Gestaltungsfreiheit, wodurch eine beanspruchungsgerechte Geometrie geschaffen werden kann, bei Ausnutzung verschiedener Gießverfahren hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit. Um einerseits die angestrebte Gewichtsreduzierung realisieren und andererseits die hohe Festigkeit für sicherheitsrelevante Bauteile gewährleisten zu können, bestehen die Gussbauteile zu 85-90 % aus einer aushärtbaren Aluminiumlegierung der Aluminium-Silizium-Gruppe. Besonders attraktiv für eine Leichtbauanwendung im Fahrzeugbau ist die Aluminiumlegierung des AlSiMg-Systems. Hochfeste Aluminiumlegierungen sind jedoch bedingt schweißbar, weshalb die mechanische Fügbarkeit von enormer Bedeutung ist. Die AlSi10Mg Legierung hat eine geringe Duktilität, wodurch beim Einsatz von mechanischen Fügeverfahren eine rissfreie Fügeverbindung nicht garantiert werden kann.

Ziel dieses Teilprojektes ist die Entwicklung einer an diverse Fügeverfahren adaptierbare wandlungsfähige Prozesskette, zur Herstellung von gradierten, hochfesten und fügbaren Aluminiumgussteilen. Dies geschieht beispielshaft anhand des Clinch- und Halbhohl-stanznietverfahrens. Durch die Gradierung der Gussteileigenschaften soll an den Fügestellen partiell eine deutliche Erhöhung der Duktilität erreicht werden, die die genannte Rissproblematik bei hochfesten Aluminiumgusslegierungen verhindern soll. Mittels angepasster Abkühlbedingungen sowie partiell unterschiedlichen Wärmebehandlungen wird ein duktiles Gefüge im Aluminiumgussteil eingestellt, welches das schadensfreie Fügen mit konventionellen Fügeelementen erlaubt. Entlang der Prozesskette Gießen – Wärmebehandlung – Fügen wird der Zusammenhang zwischen Mikrostruktur, Prozessgrößen und der daraus resultierenden mechanischen Fügbarkeit aufgezeigt. Unter Zuhilfenahme verschiedener mechanischer und mikrostruktureller Untersuchungen werden die gefertigten Gussteile sowie Fügeverbindungen hinsichtlich unterschiedlicher Erstarr-ungsgeschwindigkeiten und Auslagerungstemperaturen charakterisiert. Zusätzlich findet an verschiedenen Punkten ein reger Austausch mit den anderen Teilprojekten des TRR 285 statt.

Die anwendungsbezogene und maßgeschneiderte Gradierung der Aluminiumgusslegierung ermöglicht ein sowohl wandlungsfähiges als auch prozesssicheres Fügeverfahren.

Übersicht der Forschungsinhalte sowie methodische Vorgehensweise von TP A02

Mitglieder

Prof. Dr.-Ing. habil. Mirko Schaper
Universität Paderborn - Lehrstuhl für Werkstoffkunde
Schaper@lwk.upb.de - +49 (0)5251 60 3855

Dr. nauk (NMetAU) Olexandr Grydin
Universität Paderborn - Lehrstuhl für Werkstoffkunde
grydin@lwk.upb.de - +49 (0)5251 60 4228

M.Sc. Moritz Neuser
Universität Paderborn - Lehrstuhl für Werkstoffkunde
neuser@lwk.upb.de - +49 (0)5251 60 5444

Veröffentlichungen