Das Umformverhalten von Stahl/Polymer/Stahl-Sandwichverbunden mit lokalen, flächigen Verstärkungen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Anhand der vorliegenden Ergebnisse zeigte die Adhäsionsfestigkeit (Schälwiderstand von 14-18 N/mm) dort hervorragende Werte, wo der Schälwiderstand nach den Spezifikationen der Fahrzeugindustrie 1-5 N/mm, gemäß Patent EP1651432B1, beträgt. Weiterhin kann die Adhäsion durch gezielten Einsatz einer Plasma- bzw. Coronavorbehandlung verbessert werden. Generell konnte kein Versagen des Verbundes durch Delamination beim Tiefziehen festgestellt werden! Versagen trat hier durch Rissbildung in lastkritischen Bereichen auf. Die unverstärkten SMs wiesen ein sehr gutes Biegeverhalten auf, da keine Delamination oder Rissbildung auftraten. Das Einlegen der VEs beeinflusste das Umformpotential jedoch negativ, hat aber den Rückfederungsgrad vermindert. Weiterhin spielt die Lage der VEs relativ zum Biegestempel in der Biegeprobe und dem Breitenverhältnis (VE/Probe) für das Umformpotential (Biegewinkel bis Versagen) eine wesentliche Rolle; war die VE-Breite so groß wie die Probenbreite, trat ein Versagen natürlich früher auf. Hier ist darauf zu achten, dass noch eine „Resttragfähigkeit“ der Kombination vorhanden ist. Das Fließen und die Rissbildung der SMs beim Tiefziehen sind wesentlich von den mechanischen Eigenschaften und der Anisotropie abhängig. Zusätzlich kann die VE-Lage in den V-SMs einen wesentlichen Beitrag leisten. Versagen tritt i.d.R. auf der Seite auf, auf der die VE positioniert sind. Die Lage der VEs im Napf kann kritisch sein: einerseits, wenn die VE in der Umformzone (Stempelrundung) eingelegt wurde, wurde ein scharfes Übergangsinterface zwischen VE und dem Polymerkern erzeugt. Dieses verringert das Umformpotential (Ziehtiefe) deutlich. Andererseits, wenn die VEs in den Flanschbereich (Niederhalterkrafteinwirkung) eingelegt wurden, wurde die erreichbare Ziehtiefe verbessert. Darüber hinaus erhöhte sich die ΔL aufgrund der Fließblockierung. In dem Fall trat eine lokale Faltenbildung an und in der Umgebung der VEs auf. Beim Streckziehen ergab das Einlegen der VEs eine negative Auswirkung auf die Formänderungsgrenze aufgrund der erzeugenden Übergangsinterface in Vergleich zu der Grenzformänderungskurve (FLC) der unverstärkte SMs.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Study of metal/polymer/metal hybrid sandwich composites for the automotive industry," Dr.-Ing. Diss., TU Clausthal, Clausthal-Zellerfeld, Germany, 2012
O. Sokolova
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“Deep drawing properties of lightweight steel/polymer/steel sandwich composites”, Archives of Civil and Mechanical Engineering 12(2012)2, 105-112
Olga A. Sokolova, M. Kühn, H. Palkowski
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“Characterization of Laminated Steel/Polymer Sandwich Systems: Mechanical Properties and Forming Behavior”, Presentation, ICCS17, Porto, Portugal, 2013
M. Harhash, O. Sokolova, H. Palkowski
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“Sandwich Materials”, Chapter, 12/2013: pp1-17, ISBN: 978-0-470-97402-5
Heinz Palkowski, Olga A. Sokolova, Adele Carradò
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Mechanical Properties and Forming Behaviour of Laminated Steel/Polymer Sandwich Systems with local inlays - Part 1," Composite Structures
M. Harhash, O. Sokolova, A. Carrado and H. Palkowski
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“3-layered sandwich material for lightweight applications”, EMR, Jan. 24, 2014
Heinz Palkowski, Adele Carrado
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“Forming Limit Diagram of Steel/Polymer/Steel Sandwich Systems for the Automotive Industry”, Chapter, 01/2014: pp 243 -254, ISBN: 9781118888414
Mohamed Harhash, Adele Carradò, Heinz Palkowski
