Entwicklung und Untersuchung eines Verfahrens mit dynamischen Werkzeugbewegungen zur Reaktionskraftreduzierung beim umformtechnischen Fügen:
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| Format: | Hochschulschrift/Dissertation Buch |
| Sprache: | Deutsch |
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Aachen
Shaker
2000
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Autor: Schulte, Volker
Jahr: 2000
Inhaltsverzeichnis
0 Abkürzungen und Formelzeichen IV
1 Einleitung 1
2 Stand der Erkenntnisse 2
2.1 Stanznieten und Clinchen 2
2.2 Mobile Setzeinrichtungen für das umformtechnische Fügen 6
3 Zielsetzung 13
4 Grundlagen des Verfahrens zur Reaktionskraftreduzierung 14
4.1 Modifizierung der Krafteinleitung 14
4.2 Reduzierung der Reaktionskräfte durch Schwingungsisolation 17
4.3 Erzeugung gegenläufiger Werkzeugbewegungen 22
5 Versuchswerkstoffe, -einrichtungen, Probenformen und
Versuchsdurchführung 25
5.1 Versuchswerkstoffe 25
5.2 Verwendetes Fügesystem 26
5.3 Fertigungseinrichtungen für das konventionelle Clinchen 27
5.4 Fertigungseinrichtung für das dynamische umformtechnische Fügen 28
5.4.1 Aufbau der Versuchseinrichtung 29
5.4.2 Schlagwerk 32
5.4.3 Ablauf eines Fügevorganges 37
5.4.4 Auswertung der Weg-Zeit-Diagramme 40
5.5 Probenformen 42
5.6 Prüfeinrichtungen und -auswertung 43
5.6.1 Quasistatischer Scher- und Schälzugversuch 43
5.6.2 Beurteilung der Fügeelementausbildung 45
5.6.3 Ermittlung der Gefügeverfestigung im Fügeelement 45
6 Mögliche Einflußfaktoren der impulsförmigen Krafteinleitung auf das
Werkstoffverhalten 47
6.1 Mögliche verfestigende Einflüsse 48
6.2 Mögliche entfestigende Einflüsse 50
7 Berechnung des Fügeprozesses 53
7.1 Abschätzung der Leistungsdaten der Schlagwerke 53
7.2 Abschätzung der erforderlichen Andruckkräfte des Schlagwerkes 55
7.3 Grundlagen des Stoßvorganges 57
7.3.1 Eindimensionale Wellengleichung und ihre Lösung 58
7.3.2 Stoßvorgang zwischen zwei Stoßpartnern 61
7.3.3 Bewegungsverhalten von drei Stoßpartnern 64
7.3.4 Impulsübertragung an Querschnittssprüngen 66
7.3.5 Simulationsprogramm für die Berechnung von Stoßvorgängen 69
7.4 Beispiele für die Berechnung des Stoßprozesses mit dem
Simulationsprogramm 72
7.4.1 Einfluß der Matrizenmasse auf den Stoßvorgang 72
7.4.2 Einfluß der Geometrie des Stempelhalters auf den Stoßvorgang 80
7.5 Abschätzung des Schlagwirkungsgrades und der Fügezeit 89
7.5.1 Wirkungsgrad des Einzelschlages 89
7.5.2 Prozeßzeit und Schlagwirkungsgrad des Fügeprozesses 91
7.5.3 Vergleichende Betrachtungen zum Gesamtwirkungsgrad 98
8 Abschätzung von schwingungstechnisch relevanten EinfluBfaktoren 100
8.1 Verhalten des Systems bei Einleitung eines Einzelimpulses 100
8.1.1 Ein-Massen-Schwingsystem ohne Dämpfung 100
8.1.2 Ein-Massen-Schwingsystem mit Dämpfung 102
8.2 Verhalten des Systems bei Einleitung von periodischen Impulsen 107
8.2.1 Das Programmsystem MATLAB/SIMULINK 107
8.2.2 Betrachtungen zur optimalen Eigenfrequenz 109
8.2.3 Simulationsergebnisse 111
9 Versuchsergebnisse 121
9.1 Experimentelle Eingrenzung von Prozeßparametern 121
9.1.1 Niederhalterkraft 121
9.1.2 Andruckkraft des Schlagwerkes 123
9.1.3 Masse der Matrize 125
9.2 Vergleich von dynamisch gefügten mit konventionell hergestellten
Verbindungen 126
9.2.1 Verbindungskennwerte 126
9.2.2 Fügeelementausbildung 133
9.2.3 Gefügeverfestigung im Fügeelement 134
9.2.4 Verbesserung der Verbindungskennwerte für den Werkstoff DC05.... 136
9.3 Experimentelle Untersuchung des dynamischen Fügeprozesses 138
9.3.1 Ablauf des dynamischen Fügeprozesses 138
9.3.2 Vergleich der berechneten Fügezeiten und Wirkungsgrade mit den
experimentellen Ergebnissen 141
9.4 Schwingungsverhalten und Reaktionskräfte 142
10 Diskussion 147
11 Umsetzung der Ergebnisse 151
12 Zusammenfassung 153
13 Literatur 155
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