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Grundlagenuntersuchungen zu selbst stanzenden Schließringbolzen-Systemen

Ergebnisse eines Vorhabens der industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) gefördert über die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen e.V. Förderkennzeichen EFB/AiF-Nr.: 15340BR
 
: Neugebauer, Reimund; Mauermann, R.; Kropp, T.

Hannover: EFB, 2010, 75 pp.
EFB-Forschungsbericht, 311
ISBN: 978-3-86776-347-9
German
Report
Fraunhofer IWU ()

Abstract
Im Rahmen des Forschungsvorhabens sind die Grundlagen für selbststanzende Schließringbolzen-Systeme erarbeitet worden. Das Vorhaben gliedert sich in folgende Schwerpunkte: Bestimmung der Werkstoffkennwertfunktionen für die numerische Prozessauslegung, Erstellen und Validieren eines FEM-Modells zur numerische Analyse der Prozesskräfte, Bestimmung der Prozessgrenzen, Erweiterung der Prozessgrenzen und Optimierung des Verfahrens, Charakterisieren der Verbindungseigenschaften
(Scherzugfestigkeit, Klemmkraft) und das Entwickeln eines Werkzeugkonzeptes zum automatisierten Setzen von selbststanzenden Verbindern.
Die Ergebnisse der FEM-Berechnungen zum Lochen von Doppelblechen, Aufformen des Schließringes und Analysieren der Klemmkraft zeigten stets eine sehr gute Übereinstimmung mit den Messwerten aus den Versuchen und konnten zu einem besseren Prozessverständnis und der Verringerung des Versuchsaufwandes beitragen. Ausgehend von einem sehr kleinen Prozessfenster konnte durch die Substitution des Bolzenwerkstoffes (in Verbindung mit einer thermo-mechanischen Behandlung) und die
Modifikation der Verbinderstirngeometrie eine signifikante Steigerung der fügbaren Gesamtblechdicke erzielt werden.
Die anfänglich mangelhafte Lochgeometrie beim Lochen von Doppelblechen ist durch die Verwendung einer abgesetzten Schneidkantengeometrie am Verbinder behoben worden, sodass bei den optimierten selbstlochenden Verbindern ein identischer Lochdurchmesser in Ober- und Unterblech über der gesamten Blechdicke gewährleistet ist.
Die Klemmkraft ist bedingt durch den Entfall des Zugteils beim selbststanzenden Verfahren gegenüber dem etablierten Verfahren mit Zugteil bei gleicher Setzkraft geringer. Dies kann durch eine höhere Setzkraft in Kombination mit einer höheren Werkstoffgüte
des Schließringes kompensiert werden, da die Beschränkung durch die Abreißkraft am Zugteil entfällt. Des Weiteren ist die Belastung des Verbinders im Setzprozess aufgrund der überlagerten Druckspannung geringer.
Der selbstlochende Verbinder ist aufgrund seiner komplexeren Geometrie und dem verwendeten Werkstoff gegenüber etablierten Verbindern mit höheren Kosten verbunden. Beim selbstlochenden Verfahren ist es jedoch erforderlich den Fokus nicht auf die Kosten für den Verbinder zu beschränken, sondern die gesamte Prozesskette von der Verbinderherstellung bis zur gesetzten Verbindung zu betrachten. Durch den Entfall der Vorlocherzeugung, das Einsparen von Handlingzeiten durch automatisiertes Zuführen und Setzen der Verbinder und geringeren Materialeinsatz durch den Entfall des Zugteiles können Kosteneinsparungen realisiert werden, welche die höheren Herstellungskosten für den Verbinder kompensieren.

: http://publica.fraunhofer.de/documents/N-137420.html