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Optimierung der Fertigung von Steckverbindungen: Kombination von experimenteller Untersuchung und Simulation

Schneiden, Biegung & Rückfederung, Crimpen
 
: Poizat, C.; Ahzi, S.; Husson, C.; Adrian, J.

Deutsche Gesellschaft für Materialkunde e.V. -DGM-, Oberursel; Deutsche Keramische Gesellschaft e.V. -DKG-; VDI-Gesellschaft Werkstofftechnik:
Werkstoffwoche 2004 : Kongress für innovative Werkstoffe, Verfahren und Anwendungen. 21-23. September 2004, München
München, 2004
Werkstoffwoche <2004, München>
German
Conference Paper
Fraunhofer IPA ()
Steckverbinder; Schneiden; Simulation; Steckverbindung; Kupfer

Abstract
Steckverbindungen werden von der Industrie in Massenproduktion hergestellt, wobei aber sehr hohe Qualität und hohe Toleranzen gefordert werden. Die ganze Prozesskette, vom Laminieren von Kupferblechen bis zum Biegen über den Schneidvorgang, beeinflusst die Produktqualität. Daher ist die Bündelung zahlreicher Kompetenzen in der Entwicklungsphase von immer größerer Bedeutung. In diesem Beitrag werden repräsentative Beispiele der Kombination von experimentellen Untersuchungen mit einer frühzeitigen Einbindung der Simulation in dem Entwicklungsprozess von Steckverbindungen vorgestellt:
- Schneiden von dünnen Kupferblechen:
Werkstoffmodelle, die die Verfestigung mit Dehnraten- und Temperatureffekten für große Bereiche von Dehnraten und Temperaturen berücksichtigen, sind in Simulationen des Schneidens von dünnen Blechen erforderlich. Numerische Ergebnisse mit einem phänomenologischen Werkstoffmodell (Johnson-Cook) und einem physikalisch basierten Model (MTS&NAG), werden mit experimentellen Ergebnissen verglichen.
- Biegung und Rückfederung eines Steckverbindungselements,
Kupferstäbchen, die in Kontakten benutzt werden, müssen hochgenau in einer vorgegebenen Geometrie gebogen werden. Die Definition der Werkzeuggeometrie hängt von der Rückfederung ab. FE-Analysen mit geeigneten Materialmodellen gekoppelt mit Zug-Druck Versuchen zur Parameterermittlung liefern genaue Ergebnisse und ermöglichen eine schnellere Entwicklung von Werkzeugen, und eine höhere Prozesssicherheit.
- Crimpen
Die Prozesssimulation berücksichtigt hierbei die Sollgeometrie und -materialwerte. In der Praxis treten allerdings Abweichungen im Material, der Kontaktgeometrie und durch Werkzeugverschleiß auf. Aus diesem Grund ist nach der optimalen simulationsunterstützten Entwicklung und Konstruktion von Kontaktsystemen die Prozessüberwachung zu gewährleisten. Heutige Prozessüberwachungen prüfen die Stempelkraft und die Crimphöhe, geben aber keine eindeutige Aussage zur Kontaktqualität. Das Crimpen erzeugt im Kontakt durch den Umformvorgang eine relativ große Wärmemenge, die in den Leiter abfließt und nach Abkühlung in den Kontakt zurückfließt. Eine Prozessbetrachtung mittels Wärmebildkamera kann zu jedem Zeitpunkt anhand der Aufheiz- und Abkühldauer auch bei Mehrfachkontaktierung die Kontaktqualität jedes einzelnen Kontakts bestimmen.

: http://publica.fraunhofer.de/documents/N-25202.html