Anwendung des Kondensatorentladungsschweißens im PKW-Antriebsstrang

In Leichtbaukonstruktionen kommen zur Abhängigkeit der Bauteilwerkstoffe vermehrt Niet-Reibschweiß-Verbindungen zum Einsatz. In der vorliegenden Arbeit werden für diese kombinierte Fügeverbindung Berechnungs- und Konstruktionsvorschriften sowie Bewertungskriterien zur Fügbarkeit erarbeitet. Eine Analyse der Bindemechanismen veranschaulicht die Anordnung von Form-, Kraft- und Stoffschluss innerhalb der Fügeverbindung bei äußerer Längs- oder Querkrafteinwirkung und die dazugehörigen Fügeflächenpaarungen zur Freiheitsgradeinschränkung. Die abgeleiteten kraftrelevanten Eigenschaften der tragenden Flächen ermöglichen eine gezielte Bemessung der Fügeverbindung während der Konstruktion. Kraftrelevante Eigenschaften sind die geometrischen Dimensionierungsgrößen, die lokalen Werkstofffestigkeiten der Bauteile, die Vorspannkraft und die statische Reibungszahl. Für die Ausbildung der Bindemechanismen ist beim Fügen eine Verformung und Erwärmung der Fügeteile erforderlich, was zu einer Beeinflussung
der kraftrelevanten Eigenschaften führen kann. Beispielsweise treten umform- und thermisch bedingte Festigkeitsänderungen im Werkstoff auf. Ein analytisches, thermodynamisches Modell veranschaulicht die Einflussfaktoren auf die Temperaturentwicklung während des Fügens. Simulative und experimentelle Untersuchungen bestätigten die theoretischen Betrachtungen. Mit Hilfe eines vereinfachten Berechnungsmodell kann ein Nachweis der Fügesicherheit bei
statischer Längs- oder Querkrafteinwirkung erfolgen.