K06: Fügen

Fügen ist das auf Dauer angelegte Verbinden von Werkstücken geometrisch bestimmter Form. Dabei wird der Zusammenhalt (mit oder ohne formlosen Stoff) örtlich geschaffen und im Ganzen vermehrt.

• Kraftschluss: Verbindung basierend auf Normalkraft und Reibung. Z.B. Keilen, Klemmen, Schrauben, Schrumpfen

• Formschluss z.B. Nieten, Falzen

• Stoffschluss z.B. Löten, Schweißen

Beim Fügen durch Umformen werden die Fügeteile örtlich umgeformt

Falzen ist das Umbiegen zum Verbinden von Blechen an ihren Rändern

Falzarten:

• Matrizengeometrie bewirkt Ausbildung einer Hinterschneidung

• Kraft- und Formschlüssige Verbindung

• z.B.: Karosseriebau, Heckdecke, Frontklappe

• Schweißen ist das Vereinigen von Werkstoffen in der Schweißzone unter Anwendung von Wärme und/oder Kraft mit oder ohne Schweißzusatz. Es kann durch Schweißhilfstoffe erleichtert werden. Die notwendige Energie wird von außen zugeführt.

• Die Schweißzone ist der örtlich begrenzte Bereich, in dem der Werkstoff in einen leicht plastisch verformbaren oder flüssigen Zustand gebracht wird.

• Stoffschlüssige Verbindung, nicht zerstörungsfrei lösbar.

• Aufteilung in Pressverbindungsschweißen und Schmelzschweißen

Schweißbarkeit ist gegeben, wenn der Stoffschluss durch Schweißen erreicht werden kann

• Schweißeignung -> Werkstoff (chemische Zusammensetzung/ metallurgische Eigenschaften)

• Schweißmöglichkeit -> Fertigung (Ausführung der Schweißarbeiten)

• Schweißsicherheit -> Konstruktion (Art der Beanspruchung, Werkstoffeigenschaften)

Pressverbindungsschweißen ist das Schweißen unter Anwendung von Kraft, aber ohne Schweißzusatz.

Beim Widerstandspressschweißen wird Wärme durch einen elektrischen Widerstand in der Schweißzone erzeugt -> kein Schweißzusatz nötig, kurze Schweißzeiten

Beim Punktschweißen werden zwei Metallteile durch Druck und Strom an einer oder mehreren Stellen miteinander verbunden.

Elektrodenkraft -> hoher Strom, niedrige Spannung, kurze Zeit -> auf Schmelzpunkt erwärmt -> linsenförmige Verbindung

• kein Schweißzusatz benötigt

• niedrig legierte Stähle und Aluminiumlegierungen

• Beispiele: Rahmenstruktur im Karosseriebau -> vollautomatisiertes Punktschweißen

• Rotierendes Werkzeug läuft entlang einer Fügelinie

• Werkzeug mit koaxial herausragendem Stift

• Werkstoff wird nicht aufgeschmolzen, sondern in fester Phase miteinander verbunden

• Verringert damit auch den Bauteilverzug und erhöht Bauteilgenauigkeit

• Anwendung: Türbleche im Automobilbau

Schmelzverbindungsschweißen ist Schweißen bei örtlich begrenztem Schmelzfluss ohne Anwendung von Kraft mit oder ohne Schweißzusatz

• Stabelektrode und Werkstück sind als entgegengesetzte Pole eines Stromkreises geschaltet, dazwischen wird ein Lichtbogen gezündet

• Der von der Elektrode abtropfende Zusatzwerkstoff wird durch Lorentzkraft in Richtung Werkstück beschleunigt

• z.B.: CT-Grundkörper

• Löten ist ein thermisches Verfahren zum Fügen und Beschichten metallischer Werkstoffe mit Hilfe eines geschmolzenen Zusatzmetalls (Lotes), ggfs. Flussmittel/ Löt-Schutzgase

• Im Gegensatz zum Schweißen niedrig schmelzender als der Grundwerkstoff

• Lote aus reinen Metallen oder Legierungen in Form von Draht, Stäben, Pulver etc.

  
  

• bis 450°C -> Weichlöten (Einsatz von Flussmitteln, fördert thermischen Kontakt der Fügepartner und des Lotes, Ablösen und Abtransportieren sich neu bildender Oxide)

• ab 450°C -> Hartlöten

• ab 900°C -> Hochtemperaturlöten (Einsatz von Schutzgasen, Entfernung der Oberflächenoxide)