Aluminium und Stahl sind Leichtbauwerkstoffe und im Automobilbau nicht mehr wegzudenken. Beide Werkstoffe miteinander zu verbinden, stellt besonders die Fügetechnik vor großen Herausforderungen. Die unterschiedlichen Eigenschaften erschweren den Fügeprozess und damit einen Einsatz. Mit Hilfe eines zusätzlichen Stanzelements wurde ein Ansatz zum Widerstandspunktschweißen von Aluminium und Stahl entwickelt und dessen prozesstechnische und werkstoffliche Besonderheiten erforscht. Das Ziel war die Bestimmung der Verbindungsausbildung vom Stanzelementprozess und der Einfluss der Schweißlinsenbildung auf die Charakteristik der Gesamtverbindung. In den Untersuchungen konnten grundlegende Prozessgrößen identifiziert werden. Mithilfe einer eigens entwickelten Kopfzugmethode war es möglich, die Verbindungsfestigkeiten sowohl nach dem Primär- als auch Sekundärprozess zu bestimmen. Untersuchungen des Aluminiumsubstrates zeigten zudem werkstoffliche Veränderungen entlang der gesamten Prozesskette.
Aluminum and steel are indispensable lightweight construction materials for the automobile manufacturing. Joining both materials with each other origins great challenge. Joining by means of resistance spot welding or other thermal joining methods leads to the formation of intermetallic phases. In addition, the different properties of both materials complicate the welding process and with it an application in the vehicle manufacturing. As a result of the high tensile strength of steels, mechanical joining methods, for example self-piercing rivets, reach also to their process limits. By means of a punching element additionally a new approach of the resistance spot welding was developed. To join aluminum and steel the procedural and mechanical specifics were investigated. The goal was the determination of the mechanical formation in the punching element process and the influence of the nugget formation on the characteristic of the total connection. In the investigations the projection of element could be identified as a basic process value. Furthermore, it was found out that the nugget formation begins in the steel. The investigations of the nugget formation and their influence on the deformation of element showed that the forming of the punching element in the aluminum substrate is steered dominating through the punching process. Insides the border of welding area a thermal load influences the geometrical values only slightly. By means of a specially developed cross tension method the proof could be established that the preload of the punching element has an influence on the failure behavior. Besides, with this investigation it was possible to determine the connecting strength after the primary process as well as after the secondary process. The comparison of the cross tensile load revealed a strength-reducing effect of the welding process. Investigations of the aluminum substrate showed a recreation and recrystallization process along the process chain. This process was identified as a cause for the strength-reducing effect. A possibility to increase the connecting strength could be reached by an additional precipitation of the aluminum material.
Aluminium und Stahl sind Leichtbauwerkstoffe und im Automobilbau nicht mehr wegzudenken. Beide Werkstoffe miteinander zu verbinden, stellt besonders die Fügetechnik vor großen Herausforderungen. Die unterschiedlichen Eigenschaften erschweren den Fügeprozess und damit einen Einsatz. Mit Hilfe eines zusätzlichen Stanzelements wurde ein Ansatz zum Widerstandspunktschweißen von Aluminium und Stahl entwickelt und dessen prozesstechnische und werkstoffliche Besonderheiten erforscht. Das Ziel war die Bestimmung der Verbindungsausbildung vom Stanzelementprozess und der Einfluss der Schweißlinsenbildung auf die Charakteristik der Gesamtverbindung. In den Untersuchungen konnten grundlegende Prozessgrößen identifiziert werden. Mithilfe einer eigens entwickelten Kopfzugmethode war es möglich, die Verbindungsfestigkeiten sowohl nach dem Primär- als auch Sekundärprozess zu bestimmen. Untersuchungen des Aluminiumsubstrates zeigten zudem werkstoffliche Veränderungen entlang der gesamten Prozesskette.