Ultraschallschweißen metallischer Schäume mit unterschiedlichen Blechwerkstoffen und Bewertung des Versagensverhaltens der erzeugten Werkstoffverbunde

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In der Verkehrstechnik wird die Subsitution traditioneller Werkstoffe durch spezifisch leichtere angestrebt. Die Verwendung metallischer Schäume als Konstruktionswerkstoffe im Maschinenbau erfordert neben der Beherrschung des Herstellvorgangs ihre Einbindung in kompakte Strukturen, damit die spezifischen Vorteile von Schaumstrukturen gezielt genutzt werden können. Daher besteht hier insbesondere im Bereich der Fügetechnik zur Zeit ein erheblicher Forschungsbedarf. In dem vorliegenden Forschungsvorhaben sollen mit Hilfe der UltraschallSchweißtechnik Fügungen zwischen zellularen Werkstoff und kompaktem Werkstoff hergestellt und untersucht werden. Hierzu sollen in einem ersten Schritt geeignete Fügeparameter mit dem Ziel maximal ertragbarer Festigkeiten in an die DIN EN 1465 angelehnten Zugscherversuchen an einer Punktschweißanlage optimiert werden. Die Reproduzierbarkeit des Fügevorgangs soll u.a. durch die Überwachung des Prozesstemperaturablaufs mit Hilfe einer hochauflösenden Thermokamera erfolgen. Die dabei gewonnenen Ergebnisse werden im nächsten Schritt auf das Ultraschallrollnahtschweißen zur Herstellung linienförmig gefügter Werkstoffverbunde übertragen. Die mechanische Beanspruchbarkeit der erzielten Verbunde soll in quasistatischen Verformungsexperimenten untersucht werden. Der Zusammenhang zwischen der Mikrostruktur und den physikalischen Messgrößen wird mit Hilfe von licht- und elektronenmikroskopischen Methoden untersucht. Die sich an die experimentellen Untersuchungen anschließende nume- rische Simulation eines zellular/kompakten Werkstoffverbundes mit Hilfe der Methode der Finiten Elemente dient zur Aufstellung allgemeingültiger Gesetze zur Beschreibung des Verformungsverhaltens und wird mit den experimentellen Untersuchungsergebnissen korreliert. Darüber hinaus werden von der numerischen Simulation der Schälversuch wichtige neue Erkenntnisse über das Versagensverhalten in der Fügezone erwartet.