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Fügetechnik (Fach) / Mechanische Fügeverfahren (Lektion)

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Diese Lektion wurde von shawnlim90 erstellt.

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  • Mechanische Fügeverfahren – Einordnung in die Fügeverfahren Die mechanischen Fügeverfahren werden in der DIN 8593 Untergruppe 5 „Fügen durch Umformen“ eingeordnet. Es werden dabei Nietverfahren, das Fügen durch Umformen bei Blech-, Rohr-, und Profilteilen sowie das Fügen durch Umformen drahtförmiger Körper unterschieden Nietverfahren sind Fügeverfahren bei denen ein Zusatzelement (das ein separates Bauteil wie auch ein spezieller Bereich an einem der Fügepartner sein kann) eingesetzt wird. Besondere Bedeutung in der Massenfertigung haben das Durchsetzfügen und das Stanznieten erlangt
  • Mechanische Fügeverfahren – Varianten Im Rahmen der Vorlesung soll nur auf die fett gesetzten Varianten eingegangen werden, die in der industriellen Fertigung eine gewisse Bedeutung im Wettbewerb mit dem Punktschweißen gewonnen haben. Mit Zusatzelement Schrauben Nieten- „Klassisches“ Nieten- Blindnieten Stanznieten- Halbhohlniet- Vollniet Hochgeschwindigkeitsbolzensetzen Ohne Zusatzelement  Durchsetzfügen- Mit Schneidanteil- Ohne Schneidanteil
  • Mechanische Fügeverfahren – Verfahrensablauf Halbhohlstanznieten Figure 10 Positionieren Fixieren Eindringen Stanzen Formen Setzen  Das Bild zeigt den Verfahrensablauf beim Stanznieten mit Halbhohlniet. Der im mechanisierten Prozess (meist automatisch mit Hilfe von Pressluft aus Förderbunkern) zugeführte Niet wird durch den Stempel gegen die Fügepartner gedrückt. Dabei dient eine Matrize als Gegenlager und ermöglicht gleichzeitig das Aufbringen der Vorspannung. Die am Niet angebrachte Schneidkante durchschneidet das Oberblech, wobei eine Verformung der Fügepartner stattfinden kann. Der ausgeschnittene Butzen wird im Hohlraum des Nietes aufgenommen und verbleibt dort. Beim weiteren Durchdrücken des Stempels legt sich das verdrängte Material an die Kontur der Matrize an und wird zusammen mit dem Niet in diese eingepresst. Der Buckel in der Matrize sorgt dafür, dass eine Aufspreizung des Nietschafts und des Schließkopfs entsteht.
  • Mechanische Fügeverfahren – Halbhohlstanznieten Werkstoffe Figure 11 Werkstoffe: Aluminium (Druckguss, Strangpressprofil, Blech) Tiefziehstähle mit Rm bis 500 N/mm2 Höherfeste Stähle mit Rm bis 1000 N/mm2 Außerdem Materialmix mit Magnesium, Kupfer, Folien, Metallgewebe, Holz, Kunststoff (ggf. mit Glasfaseranteil), Sandwich-Materialien Klebstoff als Zwischenlage
  • Mechanische Fügeverfahren – Anwendung Halbhohlstanznieten Anwendung findet das Verfahren hauptsächlich bei Dünnblechkonstruktionen, die nur schlecht oder gar nicht schweißbar sind. Beispiele sind Aluminiummotorhauben (Standzeiten von Punktschweißelektroden auf Grund der Legierungsneigung stark reduziert), die Verbindung Aluminiumvorderwagen mit der Stahlkarosserie beim 5er und 6er BMW (Bildung spröder intermetallischer Phasen beim Schmelzschweißen) oder das Verbinden von Materialmixen. Der Anwendung sind Grenzen bei Fügeteilen aus hoch- und höchstfesten Stahlblechen sowie aus spröden Werkstoffen gesetzt.
  • Mechanische Fügeverfahren – Grund der Anwendung der Halbhohlstanznieten in Massenfertigung Vollständige Automatisierbarkeit Kein Vorlochen notwendig Kein Anfall von Abfallstücken, die entsorgt werden müssen. Relativ geringe Prozesskräfte, daher leichte, roboterführbare Werkzeuge Keine Umstellung der Konstruktionsweise gegenüber dem Widerstandsschweißen
  • Mechanische Fügeverfahren – Verfahrensablauf Bolzensetzen Ansetzen Eindringen Durchdringen Verspannen Das Bolzensetzen hat eine gewisse Ähnlichkeit mit dem Nageln. Der Bolzen trifft mit hoher Geschwindigkeit auf die zu fügenden Bauteile und durchdringt die Werkstoffe beider Bauteile. Aufgrund der kurzfristigen Temperatursteigerung in der Fügezone und der dadurch verbesserten Fließfähigkeit kann der Fügeteilwerkstoff in die Rändelungen am Bolzenschaft verdrängt werden. Ein hoher Formschluss wird erzielt. Gleichzeitig wird insbesondere bei höherfesten Stahlwerkstoffen aufgrund der Verpressung und Stauchung des Werkstoffs ein Kraftschluss erzielt.
  • Mechanische Fügeverfahren – Werkstoffspektrum beim Bolzensetzen Werkstoffe: Aluminium (Druckguss, Strangpressprofil, Blech) Stähle Höherfeste Stähle mit Rm bis ca. 1500 N/mm² Kunststoffe und faserverstärkte Kunststoffe (z. B. Glasfaser oder Carbon) Materialmix mit Magnesium, Kupfer, Folien, Metallgeweben, Holz, Sandwichmaterialien Fügen von Misch-, Mehrlagen und Hybridverbindungen der genannten Werkstoffe Klebstoff als Zwischenlage
  • Mechanische Fügeverfahren – Durchsetzfügen -Definition- Beim Durchsetzfügen werden die Fügeteile in einem kontinuierlichen Fertigungsvorgang mittels Durchsetzen gefügt, so dass eine kraft und formschlüssige Verbindung entsteht. Merkmale: Nutzung der leichten Bearbeitbarkeit und Verformbarkeit von Blechen Verbinden der Bleche durch (Stanz-) Umformvorgang (teilweise mit einem Schneidanteil) Oberseite des oberen Bleches liegt nach dem Fügevorgang unter der Unterseite des unteren Bleches Querausdehnung während Umformvorgang -> Verhakung der Bleche kein zusätzliches Nietelement eingesetzt. Kennzeichen: Fügen zwei- und mehrlagiger Verbindungen Verbindung vorlackierter Flächen ohne Oberflächenbeschädigung
  • Mechanische Fügeverfahren – Einstufiges Durchsetzfügen mit fester Matrize -Prozessablauf Das einstufige Durchsetzfügen (mit fester Matrize) ohne Schneidanteil kann in vier Arbeitsschritte unterteilt werden. Fixieren zwischen Niederhalter und Matrizen Durchsetzen Einsenken und Stauchen Rückhub Andere Arten des einstufigen Durchsetzfügens sind von der Methode her ähnlich.
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  • Mechanische Fügeverfahren – Durchsetzfügen Vor- und Nachteil Vorteile Keine thermische Beeinflussung Keine Gase oder Dämpfe Verbinden beschichteter Bleche Zerstörungsfreie Qualitätssicherung keine Oberflächen- oder Nachbehandlung minimale Wartungskosten, robuste Werkzeuge Nachteile hohe Genauigkeit erforderlich Plastische Verformbarkeit erforderlich Beidseitige Zugänglichkeit Statische Festigkeit niedriger als bei Punktschweißen keine wasser- und gasdichten Verbindungen nicht an crashbeanspruchten Teilen anwendbar
  • Mechanische Fügeverfahren – Durchsetzfügen Anwendung Verbindung dünner Bleche in Kombination mit Schneidprozessen in Kombination mit Klebprozessen
  • Mechanische Fügeverfahren – Allgemein Vorteile Alle „blech“-förmigen Werkstoffe fügbar (Verfahrensspezifisch unterschiedlich) Keine Wärmeeinbringung Vorteile bei schlecht oder nicht schweißbaren Werkstoffkombinationen kurze Zykluszeiten Keine Fügevorbereitung notwendig (verfahrensspezifisch) Nur einseitige Zugänglichkeit benötigt (verfahrensspezifisch) Kombinationen mit der Klebtechnologie möglich Höhere Festigkeiten, besseres Dämpfungsverhalten

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