Fügbarkeit von Leichtbauteilen mittels Niet-Reibschweiß-Verbindungen

Von:

Thomas Ziegler

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In Konstruktionen des Stoffleichtbaus treten unterschiedliche Werkstoffkombinationen an den Fügeflächen auf. Zum Fügen der eingesetzten Bauteile eignen sich besonders kombinierte Fügeverbindungen. Die vorliegende Arbeit konzentriert sich auf Niet-Reibschweiß-Verbindungen. Sie sind unter dem Aspekt der Fügbarkeit bislang kaum erforscht. Um die geforderte Qualität der Verbindungen sicher zu stellen, bedarf es bereits bei der Konstruktion der Fügeverbindung einer ganzheitlichen Betrachtungsweise. Das geschieht auf der Basis des Modells der Fügbarkeit. Daraus abgeleitet, werden für diese kombinierte Fügeverbindung Berechnungs- und Konstruktionsvorschriften und Bewertungskriterien zur Fügbarkeit dargestellt. Die Anordnung der Bindemechanismen Form-, Kraft- und Stoffschluss zur Freiheitsgradeinschränkung zwischen den Fügeflächen bei äußerer Längs- oder Querkrafteinwirkung wird analysiert. Abgeleitete, kraftrelevante Eigenschaften der tragenden Flächen ermöglichen eine gezielte konstruktive Bemessung der Fügeverbindung. Die Ausbildung der Bindemechanismen bei der Fügepunkausbildung wird untersucht und es werden Ursachen für Festigkeitsänderungen identifiziert. Über ein analytisches, thermodynamisches Modell werden die technologisch relevanten Einflussfaktoren auf die Temperaturentwicklung beim Fügen beschrieben. Aus den gewonnenen Ergebnissen werden praktische Leitfäden für die Konstruktion, die Berechnung und die Fügbarkeitsbetrachtung abgeleitet.