PDF Ideen der Zukunft - Bertrandt

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stoffschlüssige Verbindung einer
stahlwelle mit einer aluminiumbuchse
Volkswagen ag
Technische Aufgabe:
Die technische Aufgabe der Erfindung liegt darin, eine stoffschlüssige und damit
temperaturfeste Verbindung zwischen Aluminium und Stahl zu realisieren.
Lösung:
Riemenräder von Hilfskraftlenkungen sollen aus akustischen Gründen aus Aluminium
gefertigt und auf die Stahlwellen des Antriebs gepresst werden. Aufgrund der
verschiedenen Ausdehnungskoeffizienten beider Materialien führen hohe
Temperaturen zum Lösen solch einer Verbindung.
Das Ziel der Erfindung ist es, das temperaturbedingte Lösen der Verbindung
zu vermeiden bzw. die Drehmomentübertragung sicher zu stellen.
Es gibt bereits ein Verfahren zum Verbinden von Stahl mit Aluminium, welches bisher
nur in der Verbindung dünner Bleche eingesetzt wird. Zur „EuroBlech 2004“
stellte ein Unternehmen den neuen und revolutionären „kalten“ Schweißprozess
CMT (Cold Metal Transfer) vor. Im ersten Anwendungsjahr ist es gelungen,
den Prozess zum Fügen von Aluminium mit Stahl weiter zu entwickeln. Mit dieser
Technik sollen nun auch Welle-Nabe-Verbindungen von Stahl mit Aluminium
realisiert werden. Das bedeutet eine stoffschlüssige Verbindung von Welle und Nabe,
um das Lösen bei hohen Temperaturdifferenzen zu verhindern und die Übertragung
des Drehmoments sicherzustellen.
Die Stahlbuchse muss dabei aus technischen Gründen verzinkt sein und soll mit dem
Aluminiumrad verpresst werden. Die beiden Bauteile werden durch eine Kehlnaht
miteinander verbunden.
CMT unterscheidet sich dank einer reversiven Drahtförderung in wesentlichen
Kenngrößen von anderen thermischen Verfahren: höhere Lichtbogenstabilität,
geringere Wärme und höhere Nahtqualität. Aus diesen Vorteilen resultiert auch
eine sehr gleichmäßige Naht. Dies ist eine der Voraussetzungen für die Aluminium-Stahl-Verbindung.
Eine andere Voraussetzung ist die Notwendigkeit, dass das
Stahlblech verzinkt sein muss. Lichtbogenfügen lautet die Bezeichnung dieses
Prozesses, weil die aluminiumseitige Verbindung geschweißt und die stahlseitige
gelötet ist. Stahl-Aluminium-Platinen werden zuerst mit einer stumpfen Schweißlötnaht
verbunden und anschließend umgeformt. Die daraus resultierende Naht erfüllt
Anforderungen an Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit.
Vorteile:
< Gewichtsreduktion
< Temperaturfestigkeit
Mögliche Anwendung:
< Bei allen elektromechanischen Lenkgetrieben, sowie bei allen möglichen
Welle- Nabe- Verbindungen
2012/0940