Forschungsprojekt

Magnetimpulsschweißen von Hybridrohren

Zielbranchen

Fahrzeug- und Verkehrstechnologien, auch: Antriebstechnik

Problemstellung

Um funktions- und/oder gewichtsoptimierte Halbzeuge (tailored tubes) für die Innenhochdruck-Umformung (IHU) bereitzustellen, sollen Stahlrohre an beiden Enden mit Aluminiumrohren verbunden werden. Die Fügestelle muss im anschließenden IHU-Prozess bereits beim Schließen der Werkzeughälften signifikante Deformationen des Querschnittes ertragen und darf bei der anschließenden Beaufschlagung mit Innendruck nicht undicht werden.

Lösung

Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, wurde die Verbindung stoffschlüssig durch Magnetimpulsschweißen realisiert. Hierfür wurde ein angepasstes Werkzeugsystem entwickelt und in der experimentellen Analyse und Optimierung des Fügeprozesses eingesetzt. Neben der Kondensatorladeenergie wurden dabei speziell die Positionierung der beiden Fügepartner zueinander und zum Induktorsystem variiert und unterschiedliche Oberflächenvorbereitungen erprobt. Ziel der Untersuchungen ist, nicht nur lokal, sondern entlang des gesamten Fügestellenumfangs eine gleichmäßige hohe Verbundqualität zu erreichen. Eine erste Evaluierung der Hybridrohre erfolgte anhand von Modellversuchen. In Zugversuchen ermittelte Verbindungsfestigkeiten lassen erwarten, dass der Verbund die bei der IHU wirkenden Lasten übertragen kann. Weiterhin wurde bereits nachgewiesen, dass bei geeigneter Prozessführung die Verbindung auch nach einer Stauchung des Querschnittes auf ca. 58 Prozent des Ausgangsdurchmessers noch wasserdicht ist.

Partner

Die dargestellten Untersuchungen sind Teil des Projektes »Skalierbare Module aus Antrieb und Achse für die Elektromobilität – ESKAM«. Dieses wird gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung. Zum Projektkonsortium gehören folgende Partner: Hirschvogel Automotive Group, Groschopp AG, PTS-Prüftechnik GmbH, REFU Elektronik GmbH, Wilhelm Vogel GmbH, Salzgitter Hydroforming GmbH & Co. KG, Wilhelm Funke GmbH & Co. KG, Fachhochschule Düsseldorf, Fraunhofer IWU, Universität Aalen und Universität Stuttgart.

© Fraunhofer IWU