Due to the wide range of properties of plastics (e.g. low density), more and more conventional materials are substituted by polymer materials. Complex requirement profiles on technical parts increase the demand for joining processes that enable the reliable joining of otherwise incompatible thermoplastics. In this case, material bonded connections are approaching their limits. In the following study two incompatible thermoplastic polymers were welded by using polymer blends that are compatible to both components. Industrially relevant thermoplastics polyethylene (PE) and polyamide 12 (PA12) were chosen to demonstrate the potential of an innovative joining technology.

Punktförmige Verbindungen, wie das Clinchen, bieten vorteilhafte Eigenschaften und werden in zunehmendem Maße in der Dünnblech verarbeitenden Industrie für metallische Verbindungen eingesetzt. Sie spielen gegenwärtig für Metall-Kunststoff-Verbindungen eine untergeordnete beziehungsweise gar keine Rolle. Dies ist wahrscheinlich der Tatsache geschuldet, dass Kunststoffe aufgrund ihrer mechanischen Eigenschaften ungeeignet für das Clinchen scheinen. In der vorliegenden Dissertation werden die Grundlagen für das Clinchen von Metall-Kunststoff-Verbindungen erarbeitet und qualifiziert, so dass es möglich ist, damit eine Verbindung dieser Werkstoffe reproduzierbar herzustellen. Im Speziellen werden Prozessmerkmale und mechanische Verbindungseigenschaften des Clinchens von Metall-Kunststoff-Verbindungen sowie der Feuchtigkeitseinfluss des Kunststofffügepartners und der Einfluss von Wärme vor und/oder nach dem Fügen untersucht. / Because of its advantageous properties there is an extended utilization of point-shaped joints, like the clinching, in the sheet processing industry for metal-metal joints. These joining technologies are not relevant for metal-thermoplastic joints currently. The main reason for this could be the fact that the clinching process seems not to be eligible for thermoplastic materials. In the present thesis the fundamentals for clinching metal to thermoplastics were worked out and qualified. The results allow creating reproducible joints out of these materials. Process features and mechanical properties of clinched metal-thermoplastic joints were investigated. Also the influence of moisture and heat input during and after the clinching process was in focus.

At its 6th holding of „Chemnitz Symposium Joining/Welding” on 13th of May 2004 different topics have been as themes with main focus on design, manufacturing/assembly, testing and evaluation as well as damage analysis. This content enables a presentation of resent developments from design to the final product. Many interesting lectures emphasized the important meaning of joining and welding technologies as a main element of industrial manufacturing. / Das 6. Chemnitzer Symposium Fügetechnik/Schweißtechnik am 13. Mai 2004 thematisierte in verschiedenen Vortragsblöcken die Schwerpunkte Konstruktion, Fertigung/Montage, Prüfung und Bewertung sowie Schadenanalyse. Die Inhalte ermöglichten es, aktuelle Entwicklungen von der Konstruktion bis zum fertigen Produkt vorzustellen. Viele interessante Referate unterstrichen dabei die Bedeutung der Füge- bzw. Schweißtechnik als eine Kernkomponente der industriellen Fertigung.

Laboruntersuchung zur Prozessstabilität beim Niet-Clinchen

Wissenschaftliche Schriftenreihe, die Dissertationen der Professur Schweißtechnik beinhaltet.

Flugzeuge sind üblicherweise als Rahmenstrukturen aus Leichtbauwerkstoffen wie faserverstärktem Kunststoff, Titan- oder Aluminiumlegierungen gestaltet. Je nach Anwendungsfall reicht die Tragfähigkeit der eingesetzten Streben von wenigen Kilonewton bis zu mehr als 250 kN. Die Verbindungen der Streben mit Anschlussstücken sind häufig komplex, sodass hohe Kosten für die montierten Bauteile entstehen. Fügen durch elektromagnetische Kompression (EMK) stellt aufgrund der verfahrensspezifischen Vorteile eine vielversprechende Alternative dar, um Verbindungen deutlich einfacher zu realisieren, insbesondere wenn Streben aus Aluminiumrohr eingesetzt werden.

Aircraft are typically designed as frame structures using lightweight materials such as fiber reinforced plastics, titanium or aluminum alloys. Depending on the application, the load capacity of the struts used ranges from a few kilonewtons to more than 250 kN. The connections between the struts and the connectors are often complex, resulting in high costs for the assembled components. Joining by electromagnetic forming (EMF) offers a promising alternative to make connections much simpler, especially when aluminum tube struts are used.

Der vorliegende Beitrag zeigt Untersuchungsergebnisse eines in Kooperation zwischen der TU Chemnitz und der Universität Paderborn durchgeführten AiF-IGF Vorhabens zum Warmgasstumpfschweißen. Die inhaltlichen Schwerpunkte lagen einerseits auf Analysen zum Einfluss des Werkzeugdesigns auf das Erwärm- und Schweißverhalten sowie andererseits auf Untersuchungen zum Einfluss des Prozessgases (Luft vs. Stickstoff) und den im Vergleich erreichbaren Nahteigenschaften. Im Rahmen des Projektes konnte gezeigt werden, dass insbesondere die verwendete Düsengeometrie einen signifikanten Einfluss auf das Erwärmverhalten ausübt und sich dieses direkt in den Schweißnahteigenschaften widerspiegelt. Bei der richtigen Auswahl und Einstellung des Schweiß-Setups können sowohl mit Luft als auch mit Stickstoff hohe und vergleichbare Schweißnahteigenschaften erreicht werden.

Due to the wide range of properties of plastics (e.g. low density), more and more conventional materials are substituted by polymer materials. Complex requirement profiles on technical parts increase the demand for joining processes that enable the reliable joining of otherwise incompatible thermoplastics. In this case, material bonded connections are approaching their limits. In the following study two incompatible thermoplastic polymers were welded by using polymer blends that are compatible to both components. Industrially relevant thermoplastics polyethylene (PE) and polyamide 12 (PA12) were chosen to demonstrate the potential of an innovative joining technology.

Punktförmige Verbindungen, wie das Clinchen, bieten vorteilhafte Eigenschaften und werden in zunehmendem Maße in der Dünnblech verarbeitenden Industrie für metallische Verbindungen eingesetzt. Sie spielen gegenwärtig für Metall-Kunststoff-Verbindungen eine untergeordnete beziehungsweise gar keine Rolle. Dies ist wahrscheinlich der Tatsache geschuldet, dass Kunststoffe aufgrund ihrer mechanischen Eigenschaften ungeeignet für das Clinchen scheinen. In der vorliegenden Dissertation werden die Grundlagen für das Clinchen von Metall-Kunststoff-Verbindungen erarbeitet und qualifiziert, so dass es möglich ist, damit eine Verbindung dieser Werkstoffe reproduzierbar herzustellen. Im Speziellen werden Prozessmerkmale und mechanische Verbindungseigenschaften des Clinchens von Metall-Kunststoff-Verbindungen sowie der Feuchtigkeitseinfluss des Kunststofffügepartners und der Einfluss von Wärme vor und/oder nach dem Fügen untersucht. / Because of its advantageous properties there is an extended utilization of point-shaped joints, like the clinching, in the sheet processing industry for metal-metal joints. These joining technologies are not relevant for metal-thermoplastic joints currently. The main reason for this could be the fact that the clinching process seems not to be eligible for thermoplastic materials. In the present thesis the fundamentals for clinching metal to thermoplastics were worked out and qualified. The results allow creating reproducible joints out of these materials. Process features and mechanical properties of clinched metal-thermoplastic joints were investigated. Also the influence of moisture and heat input during and after the clinching process was in focus.