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Heißnieten erzielt hohe Festigkeit

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Neue Konstruktionsrichtlinie abgeleitet

Um die bestmöglichen Gefügeeigenschaften und Abzugswerte zu erreichen, zeigten die vergleichenden Versuchsreihen, dass bei optimaler Wahl der Prozessparameter und dem Prozessverlauf, das BHS Hot Stamp Verfahren als Kontaktnietverfahren mit über 750 N für einen Vollniet mit 3 mm Durchmesser- die höchsten Abzugswerte erzielte. Dieses Ergebnis überrascht insofern, dass Kunststoffe als schlecht leitende Werkstoffe erfahrungsgemäß sehr homogen bis zur Umformtemperatur erhitzt werden sollten, um ein maximales Volumen zu schmelzen und somit die optimale Gefügestruktur erreichen zu können. Hierfür wird üblicherweise das Heißluftverfahren verwendet, mit dem ein homogenes Plastifizieren des gesamten Nietdoms ermöglicht wird. Das Heißstempelverfahren erlaubt hingegen mit gängigen Prozessabläufen lediglich das Aufschmelzen und Verdrängen des Werkstoffs über die Kontaktfläche an der Nietspitze. Der entstandene Nietkopf weist so bei nicht-optimalem Ablauf Schwachstellen auf.

Dass der Prozessablauf und die richtige Wahl der Geometrie zu einer mehr als 300 %igen Festigkeitsverbesserung führen kann, zeigt, wie wichtig es ist, die Einflüsse der Prozessparameter zu verstehen und bereits in der Konstruktionsphase zu berücksichtigen.

Als Fazit konnte eine neue Konstruktionsrichtlinie abgeleitet werden, die einen optimalen Kompromiss zwischen minimaler Taktzeit und maximaler Festigkeit darstellt. Und eines sollte abschließend noch angemerkt werden: die äußere Optik gibt keine Aussage über die Festigkeit der Nietverbindung.

Die Forschung gemeinsam mit der TU Chemnitz geht bereits weiter, um weitere Werkstoffe und Einflussfaktoren zu untersuchen. (bm)

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