Machbarkeitsstudie zum Heißverpressen von bepinnten Metallen mit glasfaserverstärktem Polyamid

Abstract

Abweichender Titel laut Übersetzung der Verfasserin/des VerfassersZsfassung in engl. SpracheLeichtbau ist ein Konstruktionsprinzip, bei dem die Fügung von verschiedenen Materialien eine zentrale Rolle spielt. Die Wahl und Ausführung der Fügetechnik beeinflusst maßgebend die Entfaltungsmöglichkeit der Eigenschaften der verwendeten Materialien. In diesem Sinne wird in dieser Diplomarbeit die Fügetechnik von bepinnten Metallplatten, gefügt durch ein Heißpress-verfahren mit faserverstärkten Kunststoffen, genauer untersucht. Primäres Ziel ist generell eine Machbarkeitsstudie, ob dieses Verfahren mit den verwendeten Fügematerialien überhaupt möglich ist. Bei den verwendeten Metallen handelt es sich um Aluminium und Stahl und bei den Faserverbundkunststoffen um ein endlos- und kurzglasfaser-verstärktes Polyamid 66. Nach Evaluierung der Machbarkeit geht es um die Ermittlung der Parameter wie Temperatur und Druck des angewendeten Fügeverfahrens, dem Heißpressen, um eine möglichst qualitativ hochwertige Fügeverbindung herzustellen und anschließend diese mit mechanischen Prüfverfahren zu prüfen. Wichtig für die gewählten mechanischen Prüfverfahren, bei denen es sich um den Scher-, Schäl- und Kopfzugversuch handelt, war eine für diese Versuche und Fügetechnik geeignete Probengeometrie für möglichst reproduzierbare und aussagekräftige Ergebnisse zu wählen. Die Wahl der mechanischen Prüfmethoden erfolgte in Hinblick auf mögliche in der Anwendung auftretende Belastungen und einer guten Vergleichsmöglichkeit der Proben untereinander. Die Vorversuche zur Ermittlung der optimalen Heißpressbedingungen wurden optisch ohne Hilfsmittel und mittels Lichtmikroskopie untersucht. Die Auswertung und Diskussion der finalen Versuche erfolgte durch grafische und tabellarische Auswertung der während der Versuche aufgenommenen Daten. Diese Daten werden für einen direkten Vergleich des Einflusses der Probenparameter auf die Fügeverbindung gegenübergestellt. Zum Abschluss erfolgt eine Diskussion der Ergebnisse und der möglichen Einflüsse der gewählten Probenparameter auf die Fügeverbindung sowie mögliche weitere Parameter, die in Zukunft interessant zu untersuchen wären.Light weight construction is a construction principle where joining of different materials plays a major role. The choice and execution of the joining technology greatly influence the ability of the materials to unfold their full potential. In this spirit this diploma thesis researches the joining technology of joining metal plates with welded pins on it through a matched metal press molding with fiber-reinforced plastics. Primary target is a feasibility study to demonstrate the suitability whether this process is possible with the used materials. The used metals with pins are aluminum and steel, the used fiber-reinforced plastics are short glass fiber and continuous glass strand reinforced polyamide 66. After evaluating the feasibility of this process the focus is on the determination of the process parameters like temperature and pressure to optimize the joining and producing samples which will be tested on their mechanical properties. Important for the mechanical testing was the proper planning of the sample geometry for a reproducible and meaningful result. The chosen mechanical tests are the tensile shear test, peel test and cross tension test. The mechanical tests were chosen because of the possible strains in use and the facility of comparing the samples with each other. The first samples for the determination of the process parameters were inspected without optical device and with light microscopy. The analysis and discussion of the final tests is done with a graphical and tabulation overview of the measured data. With the measured data the samples will be directly compared to each other concerning the influence of the sample parameter at the joining. Finally there will be a discussion of possible influences of the chosen sample parameters at the joining and some thoughts for future testing.13