Erweiterung des Clinchens von Druckgussbauteilen

Im modernen Karosseriebau nimmt der Leichtbaugedanke eine immer wichtigere Rolle zur Einhaltung ökonomischer, ökologischer sowie politischer Gesichtspunkte ein. Zum Erreichen leichter Fahrzeuge bei gleichzeitiger Einhaltung von Festigkeit und Sicherheit werden diese hinsichtlich der Werkstoffauswahl sowie der eingesetzten Fertigungstechnologien immer komplexer. Durch den Einsatz von Aluminiumdruckgussbauteilen im Fahrzeug-Strukturbereich können aufgrund des gießtechnischen Herstellungsprozesses hochkomplexe Bauteile gefertigt und somit ganze Baugruppen konsolidiert werden. Bezüglich der Fügetechnik stellen mögliche Gaseinschlüsse im Aluminiumdruckguss Schwachstellen für thermische Fügeverfahren dar. Darüber hinaus sind Aluminiumdruckgussbauteile hinsichtlich ihrer Duktilität limitiert, was wiederum zur Rissbildung bei mechanischen Fügeverfahren führt. Im IGF-Projekt 16819N konnte gezeigt werden, dass das mechanische Fügeverfahren Clinchen zum Fügen der Druckgusslegierung AlSi10MnMg geeignet ist. So konnten Fügeverbindungen mit konventionellen Clinchwerkzeugen sowohl mit Al-Walzblechen (EN AW-5182) als auch mit dem Stahl-Walzblech CR240BH hergestellt werden. Es zeigte sich, dass die Verbindungen jedoch Rissbildungen im Druckgusswerkstoff zur Folge hatten. Dies wurde auf die Zugspannungsempfindlichkeit, welche generell bei Druckgusswerkstoffen vorliegt, zurückgeführt. Anhand von Prozessoptimierungen, wobei der Druckspannungsanteil im Prozess über Werkzeugoptimierungen erhöht wurde, konnten die Rissbildungen bei geschlossener und öffnender Matrize stark reduziert bzw. unterbunden werden. Um das Verfahren Clinchen, mit seiner Vielzahl an positiven Eigenschaften, als stabiles Fügeverfahren für Druckgussanwendungen bereitstellen zu können, soll in dem geplanten Forschungsvorhaben die Machbarkeit erweitert werden. Dazu ist es vorgesehen in diesem Projekt den Druckgusswerkstoff hinsichtlich des Fügeprozesses anzupassen und somit „clinchbar“ zu machen ohne Verluste in den mechanischen Eigenschaften hinnehmen zu müssen. Weiterhin soll für das Fügeverfahren eine serientaugliche Prozesstemperierung entwickelt und validiert werden, wodurch das Formänderungsvermögen des Druckgusswerkstoffs kurzzeitig durch verbesserte Fließeigenschaften positiv beeinflusst wird.