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Korrosionsuntersuchungen mit beschichteten selbststanzenden Fügeelementen

Abschlussbericht zum Forschungsvorhaben IGF-02/10, AiF 14552BR, EFDS Dresden 2008
 
: Mauermann, R.; Gehrke, J.; Fietzke, F.

Chemnitz, 2008, 184 pp.
German
Report
Fraunhofer IWU ()
Fügeverfahren; Stanznieten; Beschichtung; Korrosionsart; Aluminium; Stahl; Beschichtungsverfahren; Festigkeit; Schwingfestigkeit; Nietverbindung; Opferanode; Trommelpolieren; Galvanisieren; Vergleichsanalyse

Abstract
Im vorliegenden Bericht werden die Phänomene bei Korrosionsangriff auf Fügeverbindungen mit selbststanzenden Fügeelementen gezeigt. Beim Einsatz von diesen Elementen ist vor allem die Beschichtung des schneidenden Teiles des Verbinders gefährdet. An dieser Stelle ist bei einer korrosiven Belastung schnell der Angriff auf das Grundmaterial des Verbinderelementes möglich. Zusätzlich sind auch die vorhandenen Spaltbereiche gefährdet. Es werden für die vorliegenden Fügeaufgaben die möglichen Korrosionsarten dargestellt, sowie die untersuchten Fügeverfahren und die genutzten Beschichtungssysteme beschrieben. Bei den Fügeaufgaben liegt der Fokus auf dem Mischbau (Alu/Stahl- Verbindungen). Als Fügeverfahren werden das Stanznieten (Halbhohl- und Vollstanznieten) und das Fügen von Nietmuttern betrachtet. Die Beschichtungen enthalten unterschiedliche Werkstoffe (z.B. Aluminium, Zink, Zinn, organische Anteile) mit unterschiedlichen Zielen (z.B. Opferanode, Basis für Lackaufbau) und werden mit unterschiedlichen Beschichtungsverfahren aufgebracht (z.B. getrommelt, galvanisch). Im Projekt wurden vielfältige Phänomene gefunden und dargestellt (z.B. Verringerung, aber auch Steigerung der statischen und zyklischen Festigkeiten vorkorrodierter stanzgenieteter Verbindungen). Als Ergebnis liegen die Zusammenhänge zwischen aufgebrachten Korrosionslasten und erzielten Festigkeitskennwerten für die untersuchten Verbindungen vor. Entwicklungsschritte für eine neue vakuumplasmagestützte Schichtapplikation werden beschrieben, wobei durch die Verarbeitung von Schüttgut in der Vakuumkammer der Ansatz für eine ökonomische Beschichtung als Voraussetzung gegeben ist. Durch die Beschichtung der Verbinder in der Vakuumkammer 'von unten nach oben' wurden die Schichten beim Aufeinanderschlagen der Verbinder beschädigt. Die Plasmabeschichtung 'von oben nach unten' mit langsamer Durchmischung der Verbinder vermeidet diese Schadenserscheinung. Dieser neue Lösungsansatz kann aber erst in einem Nachfolgeprojekt weiterverfolgt werden. Das Forschungsvorhaben 14552 BR der Forschungsvereinigung Europäische Forschungsgesellschaft Dünne Schichten e.V. wurde im Programm zur Förderung der 'Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF)1 vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie über die AiF finanziert.

 

The report gives an overview about phenomena on corrosion of joined connections based on self-piercing-rivets. With the use of these components above all the coating of the cutting part of the rivet is endangered. Here the fast attack on the base material of the element is possible during a corrosive load. Additional also the existing gap ranges are endangered. For the available tasks of joined connections the possible types of corrosion are represented, as well as the examined joining processes and the used coating systems are described. With the joined connections the focus is on material-mix aluminum/steel. As joining processes self-piercing-rivets - half tube rivets and solid punching rivets - and bushing rivets are examined. Coatings contain different materials, e.g. aluminum, zinc, tin, organic portions; and different goals e.g. sacrificial anode, basis for finish painting. Different coating processes are used, e.g. barrel finishing, galvanic process. In the project various phenomena were found and represented; e.g. decrease and also increase of the static and cyclic strength of before-corroded punch-riveted connections. As result the relationships are described between applied corrosion loads and the obtained strength for the examined connections. Development steps for a new vacuum-plasma- supported layer application are described. The processing of bulk material in the vacuum chamber the assumption for an economic coating.

: http://publica.fraunhofer.de/documents/N-100681.html