Fraunhofer-Gesellschaft

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Mechanisches Fügen 7000er Aluminiumlegierungen

 
: Jäckel, Mathias; Grimm, Thomas; Landgrebe, Dirk

Hannover: EFB, 2018, 98 pp.
EFB-Forschungsbericht, 487
ISBN: 978-3-86776-539-8
ISBN: 3-86776-539-1
German
Report
Fraunhofer IWU ()

Abstract
Im hier beschriebenen Projekt wurden drei Ansätze verfolgt, um trotz der geringen Duktilität der 7000er Aluminiumbauteile ein rissfreies mechanisches Fügen dieser Leichtbauwerkstoffe zu ermöglichen. Dabei wurden neben der Optimierung der konventionellen mechanischen Fügeverfahren alternative Ansätze in Form einer lokalen Entfestigung der Fügestelle vor dem Fügen bzw. eine thermische Überlagerung des Fügeprozesses betrachtet. Durch die numerische Optimierung der Fügeprozesse Halbhohlstanznieten und Clinchen konnte ein verbessertes Ergebnis für das Fügen der Legierung EN AW-7021 T4 erreicht werden. Durch eine zusätzliche lokale Entfestigung oder eine thermische Überlagerung der Fügeprozesse können rissfreie Verbindungen für alle betrachteten 7000er Aluminiumlegierungen, wie z. B. der höchstfesten Legierung EN AW-7075 T6, generiert werden. Allerdings müssen dabei zusätzliche Prozesszeiten für die Erwärmung akzeptiert werden. Die Problematik des Auftretens von verzögerter Rissbildung nach dem Fügen der Aluminiumbauteile konnte im Projekt nur bei der Legierung EN AW-7021 festgestellt werden. Allerdings lässt sich das Risiko des Auftretens der verzögerten Risse durch einen Laserbeschnitt der Bauteile, die lokale Entfestigung der Fügestelle oder eine nachträgliche Wärmebehandlung der Verbindungen ähnlich wie bei einem KTL-Ofen deutlich reduzieren.

 

In the project described here, three approaches were pursued in order to enable crack-free mechanical joining of 7000 series aluminum components despite the low ductility of these lightweight materials. In addition to the optimization of conventional mechanical joining processes, alternative approaches in the form of a local softening of the joint before joining or a thermal overlay of the joining process were also considered. The numerical optimization of the joining processes of self-pierce riveting with semi-tubular rivets and clinching has resulted in an improved result for joining of the alloy EN AW-7021 T4. By an additional local softening or a thermal overlay of the joining processes, crack-free joints can be generated for all considered 7xxx series aluminum alloys, such as the ultra high-strength alloy EN AW-7075 T6. However, additional process times for the heating have to be accepted if one of these approaches is chosen. The problem of the occurrence of delayed crack formation after joining of 7xxx series aluminum components could only be observed with the alloy EN AW-7021. However, the risk of the occurrence of delayed cracks can be significantly reduced by laser cutting of the components, local softening of the joint or subsequent heat treatment of the joints similar to a cathodic dip painting furnace.

: http://publica.fraunhofer.de/documents/N-506542.html