Durchsetzfügen bei Hybridbauweisen aus Stahl und Aluminium

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Ziel des Projektes war, die Eigenschaften geclinchter Mischverbindungen von Stahl und Aluminiumwerkstoffen unter mechanischer und thermischer Belastung zu ermitteln, um Hinweise für eine werkstoff- und fügegerechte Gestaltung der Verbindungsstelle zu geben. Die Verbindungsfestigkeit zeigt, dass der Stahlwerkstoff stempelseitig angeordnet sein sollte. Bei der Anordnung „Stahl in Aluminium“ lassen sich unter quasistatischer Belastung, abhängig von der Dicke und Festigkeit der Fügeteile sowie der Belastungsrichtung, bis zu doppelt so hohe Maximalkräfte übertragen als bei umgekehrter Anordnung. Unter schwingender Beanspruchung können diese Verbindungen sogar mit einer zwei- bis fünffach höheren Amplitude belastet werden. Unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten führen bei Temperaturbelastung zu verschiedenen Effekten. Eine einmalige Erwärmung auf 180°C bei stempelseitiger Anordnung des Aluminiums kann zu einer Lockerung der Verbindung führen. Bei Mehrelementproben mit großem Fügepunktabstand und geringer Steifigkeit kommt es zu Aufwölbungen des Aluminiumbleches. Während einer Temperaturbelastung von 180°C konnten Taschen von bis zu 1,7 mm gemessen werden. Eine Verringerung des Fügepunktabstandes und eine Erhöhung der Steifigkeit können temporäre Verformungen einschränken. Bei stempelseitiger Anordnung der Stahlfügeteile haben Temperaturbelastungen keinen wesentlichen Einfluss auf die Verbindungsfestigkeit. Bei Aluminiumfüget