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Eintrag in der Universitätsbibliographie der TU Chemnitz


Gerstmann, Thoralf
Awiszus, Birgit (Prof. Dr.-Ing. habil. Dipl.-Math.) ; Behrens, Bernd-Arno (Prof. Dr.-Ing.) (Gutachter)

Erweiterung der Verfahrensgrenzen des Flach-Clinchens

Enhancement of the process limitations of flat-clinching


Kurzfassung in deutsch

Eines der am häufigsten in der Automobilindustrie eingesetzten mechanischen Fügeverfahren ist das Clinchen, auch Durchsetzfügen genannt. Hierbei werden zwei oder mehr sich überlappende Bleche lokal umgeformt, sodass eine form- und kraftschlüssige Verbindung mit matrizenseitiger Überhöhung entsteht. Eine Sonderform des Clinchens ist das Flach-Clinchen zur Herstellung einseitig ebener Clinch-Verbindungen. Mit dem Ziel, die Verfahrensgrenzen des konventionellen Flach-Clinchens zu erweitern, werden im Rahmen der vorliegenden Arbeit zwei neuartige Verfahrensvarianten des Flach-Clinchens entwickelt. Um die Verbindungsfestigkeit der Flach-Clinch-Verbindung zu erhöhen, wird ein zusätzliches Hilfsfügeelement in den Fügepunkt eingebracht. Dies bewirkt zum einen eine Vergrößerung des Hinterschnittes und daraus resultierend eine erhöhte Belastbarkeit gegenüber Kopfzugbeanspruchung. Zum anderen wird der Fügepunkt durch das zusätzliche Material stabilisiert und folglich die Belastbarkeit gegenüber Scherzugbeanspruchung verbessert. Die zweite Verfahrensvariante beinhaltet die Kombination aus Flach-Clinchen und Kleben zum sogenannten Flach-Clinchkleben. Hierbei dient die mechanische Verbindung hauptsächlich als Fixierhilfe bis zur vollständigen Aushärtung des Klebstoffs. Dies ermöglicht eine direkte Weiterverarbeitung des Bauteils nach dem Fügen und somit eine deutliche Verkürzung der Prozesszeiten. Die Entwicklung des Flach-Clinchens mit Hilfsfügeelement und des Flach-Clinchklebens erfolgt ausschließlich mittels numerischer Simulationen. Die hierbei gewonnenen Erkenntnisse werden anschließend experimentell verifiziert und die Verbindungsfestigkeiten der neuentwickelten Verfahrensvarianten bestimmt.

Kurzfassung in englisch

Clinching is one of the most common used mechanical joining processes in automotive industry. Here, two or more overlapping metal sheets are locally formed so that a form- and force-closed joint with die-sided protrusion is established. A special type of clinching is the so-called flat-clinching for the production of one-sided planar joints. Within the framework of this thesis, two novel process variants of flat-clinching are developed for enhancing the process limitations of conventional flat-clinching. For increasing the joint strength, a complementary joining element is inserted into the joint. This causes an enlargement of the interlocking, leading to a higher resistance to cross tension loads. Also, the additional material stabilizes the joint and hence improves the resistance to shear load. The second process variant, adhesive flat-clinching, includes the combination of flat-clinching and adhesive bonding. The metal sheets are fixed by flat-clinching and the final joint strength is achieved after the complete curing of the adhesive. This enables a continuous processing of the component and therefore, the process time can be shortened. The development of flat-clinching using complementary joining elements and adhesive flat-clinching is exclusively carried out by using numerical simulation. The knowledge gained from the simulations is subsequently experimentally proven. Also, the joint strength of the novel process variants is experimentally determined.

Universität: Technische Universität Chemnitz
Institut: Professur Virtuelle Fertigungstechnik
Fakultät: Fakultät für Maschinenbau
Dokumentart: Dissertation
Betreuer: Awiszus, Birgit (Prof. Dr.-Ing. habil. Dipl.-Math.)
URL/URN: http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:ch1-qucosa-208840
Quelle: 2016. - 155 S.
SWD-Schlagwörter: Finite-Elemente-Methode , Hybridfügen , Klebstoff
Freie Schlagwörter (Deutsch): Flach-Clinchen , Finite-Elemente-Methode (FEM) , Verbindungsfestigkeit , Hilfsfügeelement , Hybridfügen , Klebstoff
Freie Schlagwörter (Englisch): Flat-Clinching , Finite-Elements-Method (FEM) , Joint Strength , Complementary Joining Elements , Hybrid Joining , Adhesive
DDC-Sachgruppe: Ingenieurwissenschaften
Tag der mündlichen Prüfung 18.08.2016

 

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