Umformtechnisches Fügen von Stanzmuttern während des Formhärtens von 22MnB5

Von:

Sebastian Meyer

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Moderne Warmformstähle benötigen Lösungen zur Integration tragfähiger Gewinde in dünnwandig ausgeführte Blechbauteile. Schweißmuttern stellen den Stand der Technik dar, sind jedoch aufgrund der prozessbedingten Wärmeeinbringung in die Fügezone als kritisch zu bewerten. Einen effizienten Ansatz zur Verkürzung der Prozesskette bei der Bauteilherstellung bildet das umformtechnische Fügen von Stanzmuttern während des Formhärtens. Die hohen Fügekräfte, welche bereits zur Ausbildung geringer Hinterschnitte notwendig sind, stellen jedoch eine große Herausforderung dar, welcher ebenfalls unter dem Aspekt einer Serientauglichkeit begegnet werden muss. Zur Analyse des Herstellungsprozesses wird ein Versuchswerkzeug entwickelt, mit welchem das Fügen von Stanzmuttern bei unterschiedlichen Blechtemperaturen im Labormaßstab umgesetzt wird. Unter Berücksichtigung des Fügeprozesses bei Raumtemperatur wird das Prozessverständnis für das Fügen bei hohen Blechtemperaturen aufgebaut. Mithilfe metallografischer Untersuchungen werden werkstoffphänomenologische Effekte durchdrungen, welche durch die Phasentransformationen während der Abkühlung im Blechwerkstoff erfolgen. Die hergestellten Verbindungen werden hinsichtlich der sich ausbildenden Verbindungsmerkmale bewertet und ein Prozessfenster abgeleitet. Eine Bewertung des mechanischen Eigenschaftsprofils der während des Formhärtens hergestellten Stanzmutterverbindungen erfolgt anhand von Tragfähigkeitsuntersuchungen. Anhand der gewonnenen Erkenntnisse kann ein hohes Einsatzpotenzial der neuartigen Prozesskombination bestätigt werden, wodurch eine Steigerung der Effizienz in der Herstellung formgehärteter Bauteile realisierbar ist.