CMT-Schweißen von Stahl mit Aluminium bietet Leichtbau neue Möglichkeiten

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Tests bescheinigen dem Produktionsverfahren Praxistauglichkeit

Um die Praxistauglichkeit zu belegen, führten sowohl die Partnerunternehmen als auch externe Institutionen Tests mit schweißgelöteten Stahl-Aluminium-Platinen durch. Diese beinhalteten:

• Grundlagenuntersuchung: Ausgangsbasis sind die Werkstoffe AW5182-H111 und DX54D sowie der Zusatzwerkstoff Z200 aus Al-Si3Mn1. Das Max-Planck-Institut für Eisenforschung (MPIE) ermittelte die Kornbildung in der Fügezone sowie den optimalen Zusatzwerkstoff (Bild 5).

• Zugfestigkeit: Zwei unterschiedliche Proben simulierten die Werkstoffkombination, die bei PKW-Dach- und Fensterrahmen sinnvoll sind. Die Zugprüfung zeigte, dass der finale Riss der Probe im Aluminiumblech auftritt, die Schweißlötung die Versuche aber unzerstört übersteht (Bild 6).

• Korrosion und SST: Das Korrosionsverhalten der ungeschützten Stahl-Aluminium-Platine wurde mit dem SST (Salt Spray Test) überprüft. Selbst nach 300 Stunden traten weder Spaltspannungs- noch interkristalline Korrosion auf. Nur an der Oberfläche zeigten sich geringe Korrosionsspuren.

• Umformverhalten: Im Karosseriebau spielt das Umformverhalten der Bleche eine entscheidende Rolle (Bild 7). Deshalb müssen die Stahl-Aluminium-Platinen diese Voraussetzung erfüllen, sind sie für die reproduzierbare Blechverarbeitung geeignet. Den Eignungsnachweis erbringen unterschiedliche Verformprozesse.

• Crashtest: Hybridplatinen können beispielsweise die Energie bei Unfällen gezielt absorbieren. Beim Hybridlastträger erfolgt die Energieaufnahme praktisch ausschließlich im Aluminiumteil (Bild 8 und 9). Sowohl die Schweiß-Löt-Naht als auch das Stahlteil sind unbeschädigt. Im Gegensatz dazu ist beim reinen Stahlteil bei gleicher Energieaufnahme dieses deutlich stärker beschädigt. Entsprechend konstruierte Hybridkomponenten erfüllen bei Bedarf einerseits die Bedingungen der Energieabsorption und andererseits halten sie definierte Geometrien und Abstände ein.

Fronius und Voestalpine haben somit ein serientaugliches Produktionsverfahren für Stahl-Aluminium-Platinen entwickelt. Es eröffnet dem Leichtbau neue Möglichkeiten zum Einsparen von Gewicht. Außerdem belegen Tests die Praxistauglichkeit sowie konstruktive und anwendungsbezogene Zusatznutzen. MM

* Dipl.-Ing. Gerd Trommer ist freier Journalist in 64579 Gernsheim; Dipl.-Ing. Jürgen Bruckner ist Entwickler bei der Fronius International GmbH, Division Schweißtechnik SMI Automobil in 4600 Wels (Österreich).

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