Weiterentwicklung des Widerstandselementschweißens für den Einsatz in der automobilen Serienfertigung

Die Realisierung automobiler Mischbaukonzepte erfordert prozesssichere Fügever-fahren zum Verbinden artfremder Werkstoffe. Das Widerstandselementschweißen ist ein zweistufiges Fügeverfahren, mit dem sich vorrangig Aluminium und formgehärteter Stahl unter Verwendung konventioneller Punktschweißzangen flexibel verbinden lassen. Im Rahmen dieser Arbeit wird das Widerstandselementschweißen für schmale Fügeflansche und eine plane Bauteiloberfläche weiterentwickelt. Hierfür wird zunächst das Einbringen der Elemente mittels 3D-Simulationsmodell abgebildet und anhand von drei geometrischen Kenngrößen experimentell validiert. Mit Hilfe statistischer Versuchsplanung wird anschließend eine Zielwertoptimierung durchgeführt und das Einbringen in Bezug auf die Prozesskraft, die Tragfähigkeit und die Fügeflanschlänge optimiert. Weiterhin wird der Schweißprozess der zuvor optimierten Elementgeometrie im Thermografiehalbschnittmodell untersucht und der Einfluss relevanter Schweißparameter und Elektrodenkappengeometrien ermittelt. Im Anschluss werden die maximal erträglichen Störgrößen auf dem Schweißprozess bestimmt und dessen Auswirkung auf das Tragverhalten der Fügeverbindung mit Referenzproben verglichen. Abschließend wird die Positionierung von Schweißelektrode und Elementkopf anhand einer Toleranzkettenuntersuchungen theoretisch und experimentell verglichen und die Konzepttauglichkeit an einem Serienbauteil nachgewiesen.