Charakterisierung des quasistatischen und zyklischen Verformungsverhaltens von fließgebohrten Aluminium-Innengewinden aus EN AW-6060

Wittke, P.1, a; Walther, F.1, b; Liu, Y.2, c; Biermann, D.2, d

1)
Fachgebiet Werkstoffprüftechnik (WPT), TU Dortmund
2)
Institut für Spanende Fertigung, Technische Universität Dortmund, Baroper Str. 303, 44227 Dortmund

a) philipp.wittke@tu-dortmund.de; b) frank.walther@tu-dortmund.de; c) liu@isf.de; d) biermann@isf.de

Kurzfassung

Aluminiumlegierungen werden zur Dynamiksteigerung, Ressourcenschonung und Emissionsminderung in vielen Bereichen der Verkehrstechnik eingesetzt, wobei Aluminiumbauteile mit Hilfe von Schweiß-, Löt-, Klebe- oder Schraubverbindungen hergestellt werden. Das Fließbohren, als umformendes Verfahren in Kombination mit anschließender Gewindefertigung, bietet für Leichtbauprofile die Möglichkeit, durch lokales Aufweiten des Materials, ein Innengewinde mit größerer nutzbarer Ge-windetiefe als die eigentliche Profilstärke zu erzeugen. Die direkte Einbringung der Gewinde bietet im Vergleich zur konventionellen Gewindebearbeitung zudem ein enormes Potential hinsichtlich Zeit- und Kostenersparnis. Die mechanischen Eigenschaften von Innengewinden in Profilproben und Vollmaterial aus der Aluminiumlegierung EN AW-6060 wurden in Zugversuchen und Schwingversuchen im Zug-Schwellbereich mikrostrukturbasiert charakterisiert. Verglichen wurden dabei die Fertigungsver-fahren Gewindebohren, Gewindeformen und Gewindefräsen. Die maximal ertragbaren Belastungen der Profilproben sind im Gegensatz zum Vollmaterial im quasistatischen Bereich um ca. 50 % und im zykli-schen Bereich um ca. 25 % geringer. Dabei weisen geformte Gewinde die besten und gebohrte Gewinde die schlechtesten mechanischen Eigenschaften auf, die mit den fertigungsbedingten Profilgüten und Gefügestrukturänderungen korreliert wurden. Mehrstufige Ermüdungsversuche belegen zudem, dass die in Einstufenversuchen validierte Dauerfestigkeit der Aluminium-Innengewinde auf Basis der aus Span-nung-Dehnung-Hysteresiskurven ermittelten plastischen Dehnungsamplitude zuverlässig abgeschätzt werden kann.

Schlüsselwörter

Aluminiumlegierung, EN AW-6060, Fließbohren, Innengewinde, Ermüdung

Veröffentlichung

In: Tagung Werkstoffprüfung – Fortschritte in der Werkstoffprüfung für Forschung und Praxis, 28.11.-29.11. 2013, Neu-Ulm, Christ, H.-J. (Hrsg.), ISBN 978-3-514-00806-9, S. 121-126