Automobil-Leichtbau: UHSS crashsicher mit Aluminium verbinden

Mit dem neuen Henrob-BG-Niet von Atlas Copco lässt sich ultrahochfester Stahl (UHSS) besonders prozesssicher mit Aluminiumguss verbinden. Durch eine spezielle Geometrie kann der Halbhohl-Stanzniet die obere, sehr harte Lage durchdringen, ohne sich ungewollt zu verformen oder zu brechen.

Im Automobil-Leichtbau spielen Konstruktionen von Bauteilen aus UHSS oder AHSS (hochfester, unlegierter Stahl) in Verbindung mit Druckgussteilen oder Extrusionsprofilen aus Aluminium eine immer größere Rolle. Hier wird ein besonders fester Werkstoff (gehärteter Stahl) mit einem besonders leichten Material (Aluminium) kombiniert. Dadurch sollen trotz der Gewichtseinsparungen speziell in sicherheitskritischen Bereichen des Fahrzeugs – wie den A- und B-Säulen oder anderen Aufprallflächen – Stabilität und Crashsicherheit erhalten bleiben.

Herkömmliche Stahl- oder Aluminiumsorten, die im Karosseriebau eingesetzt werden, bleiben mit ihrer Zugfestigkeit in der Regel unter 1000 Megapascal (MPa) und lassen sich vergleichsweise einfach nieten. Der in der jüngeren Vergangenheit entwickelte UHSS dagegen hatte mit seiner sehr geringen Duktilität (Verformbarkeit) und mit Zugfestigkeiten von bis zu 2000 MPa die Fügetechnik lange Zeit vor hohe Herausforderungen gestellt. Auf der Suche nach einem idealen Fügeelement hat Atlas Copco nun den Henrob-BG-Niet entwickelt, der sich auch bei hohem Materialwiderstand nicht verformt oder bricht. Derartige Fügefehler können die Verbindungen instabil und anfällig für Korrosion machen.

Der Henrob-BG-Niet eignet sich für hochfesten Stahl mit Zugfestigkeiten von 600 MPa und mehr, wobei der UHSS als obere Lage der zu fügenden Schichten dient. Der Niet zeichnet sich durch eine neue Kopf- und Fußgeometrie, einen verstärkten Schaft sowie eine spezielle Beschichtung aus. Während der Nietkopf die Kraft gleichmäßig verteilt, verringert die Beschichtung die Reibung beim Eintreiben des Niets, indem sie ihn im Fügeprozess „schmiert“. Durch die Konstruktionsmerkmale des neuen Fügeelements wird die zum Nieten erforderliche Kraft von bis zu 85 Kilonewton (kN) auf etwa 55 kN reduziert.

Anwender, die auf die neuen Henrob-BG-Niete umstellen möchten, können den Prozess auf neuen oder vorhandenen Nietanlagen umsetzen. Damit lassen sich Flexibilität und Produktivität auch ohne Neuinvestitionen steigern. Atlas Copco empfiehlt den Einsatz für Blechdicken in der oberen Lage von bis zu 1,5 mm und 1500 MPa oder für Dicken bis zu 0,8 mm und maximal 2000 MPa bei gehärteten Stählen.