HyLight - Hybrider Leichtbau bei Massivbauteilen durch reibgeschweißte Aluminium-Stahl und Aluminium-Gusseisen Verbindungen

Abstract

Das Reibschweißen bietet ein hohes technisches und wirtschaftliches Potenzial zur Herstellung hybrider Leichtbaukonstruktionen von Aluminium- und Eisenlegierungen, hat jedoch noch nicht den notwendigen technischen Reifegrad für eine Serienumsetzung. Aufgrund der metallkundlichen Gegebenheiten sind die Parameterfenster für die Herstellung robuster und qualitätssicherer Hybridverbindungen meist eng begrenzt und es sind bislang nicht alle Einflussgrößen bezüglich ihrer Auswirkungen systematisch untersucht. Hier setzte das durchgeführte Forschungsvorhaben an. Mit Hilfe eines umfangreichen Versuchsprogramms, und unterstützt durch die Prozesssimulation, wurde die Korrelation zwischen den werkstoff- und fertigungstechnischen Parametern, den entstehenden Mikrostrukturen und den daraus resultierenden Verbindungseigenschaften beim Reibschweißen von Aluminiumlegierungen mit Stahl und Gusseisen intensiv untersucht. Beim Reibschweißen von Stahl mit AlMgSi-Knetlegierungen konnten gute Verbindungsfestigkeit erreicht werden. Die Ergebnisse zeigten jedoch auch, dass geringe Veränderungen in den Werkstoff- und Fertigungsparametern große Auswirkungen auf die Eigenschaften haben können. Diese Variationsbreite schränkt den technologischen Einsatz von Hybridverbindungen derzeit ein. Erst wenn alle relevanten Einflussfaktoren identifiziert und ein Parameterfenster gefunden wurden, das zu robusten und zugleich ausreichend guten mechanischen Eigenschaften führt, kann das Leichtbaupotential von hybriden Reibschweißverbindungen bei zyklisch hochbeanspruchten Bauteilen gehoben werden. Für Grauguss und die untersuchten Aluminiumlegierungen wurden keine guten und reproduzierbaren Verbindungseigenschaften erreicht.