TY - THES

T1 - Korrosionsuntersuchungen von verschraubten Mg-Komponenten

AU - Jakob, Thomas

N1 - gesperrt bis 11-02-2020

PY - 2015

Y1 - 2015

N2 - Gewindefurchende Aluminiumschrauben bieten bei der Magnesiumdirektverschraubung ein großes Potenzial zur Kosten- und Gewichtsreduzierung. Für einen prozesssicheren Gewindefurchprozess in Magnesium ist der Einsatz von EN AW 7xxx-Furchschrauben notwendig. In der Literatur wird aber auf ein negatives Korrosionsverhalten der EN AW 7xxx-Legierungen hingewiesen. Ziel dieser Diplomarbeit ist die Erstellung einer Auslegungsrichtlinie für hochfeste gewinde-furchende Al-Schrauben für einen Serieneinsatz bei Mg-Antriebsstrangkomponenten. Zu diesem Zweck wurde ein Prüfkonzept zur Bewertung des Kontaktkorrosionsverhaltens verschraubter Mg-Komponenten unter praxisnahen Einsatzbedingungen entwickelt. Entsprechend der hohen Korrosionsschutzanforderungen von 720 h im Salzsprühnebeltest nach DIN 50021 zeigte sich, dass Schrauben aus der Legierung EN AW 7075 mit einem geeigneten Top Coat eine geringere korrosive Abtragsrate der verschraubten Mg-Teile generierten als Schrauben aus der Legierung EN AW 6056, welche bereits in der Automobilindustrie etabliert sind. Neben den Aluminiumschrauben wurden auch Stahlschrauben mit verschiedenen Schutzsystemen untersucht. Ferner wurde eine Testmethodik für den Nachweis von Spannungsrisskorrosion (SpRK) entwickelt. Überelastisch montierte EN AW 7075 (T6, T7x)-Schrauben in Prüfkörpern aus Al, Mg und Edelstahl (A2) bei Auslagerung im Wechselklimatest VDA 621 - 415 sowie im Salzsprühnebeltest DIN 50021 zeigten, dass SpRK der EN AW 7075-Schrauben über-wiegend bei verspannten Edelstahlrahmen auftrat. Dies ist ein Indikator dafür, dass die SpRK primär durch eine anodische Auflösung in den korngrenzennahen Bereichen ausgelöst wird. Bei den verspannten Magnesiumrahmen traten keine Brüche der EN AW 7075 T6-Schrauben auf, weil die Schrauben durch das unedlere Mg kathodisch geschützt werden. Daher erscheint das Risiko der SpRK bei der Verschraubung von Mg-Komponenten als gering. Die Untersuchung zeigte, dass druckinduzierte Eigenspannungen durch plastische Verformung beim Gewindewalzen nach der Wärmebehandlung einen signifikanten Einfluss auf die SpRK-Empfindlichkeit haben. Gewindefurchschrauben EN AW 7075 T7x im schlussgerollten Zustand mit angepasstem Top Coat haben aufgrund der geringen Kontaktkorrosion sowie eines deutlich reduzierten Risikos für die SpRK das größte Potenzial für die Verwendung für prozesssicheres Gewindefurchen in Mg-Legierungen. Eine finale Verifizierung dieses Zustandes mit Hilfe von angepassten SpRK-Tests ist zu empfehlen.

AB - Gewindefurchende Aluminiumschrauben bieten bei der Magnesiumdirektverschraubung ein großes Potenzial zur Kosten- und Gewichtsreduzierung. Für einen prozesssicheren Gewindefurchprozess in Magnesium ist der Einsatz von EN AW 7xxx-Furchschrauben notwendig. In der Literatur wird aber auf ein negatives Korrosionsverhalten der EN AW 7xxx-Legierungen hingewiesen. Ziel dieser Diplomarbeit ist die Erstellung einer Auslegungsrichtlinie für hochfeste gewinde-furchende Al-Schrauben für einen Serieneinsatz bei Mg-Antriebsstrangkomponenten. Zu diesem Zweck wurde ein Prüfkonzept zur Bewertung des Kontaktkorrosionsverhaltens verschraubter Mg-Komponenten unter praxisnahen Einsatzbedingungen entwickelt. Entsprechend der hohen Korrosionsschutzanforderungen von 720 h im Salzsprühnebeltest nach DIN 50021 zeigte sich, dass Schrauben aus der Legierung EN AW 7075 mit einem geeigneten Top Coat eine geringere korrosive Abtragsrate der verschraubten Mg-Teile generierten als Schrauben aus der Legierung EN AW 6056, welche bereits in der Automobilindustrie etabliert sind. Neben den Aluminiumschrauben wurden auch Stahlschrauben mit verschiedenen Schutzsystemen untersucht. Ferner wurde eine Testmethodik für den Nachweis von Spannungsrisskorrosion (SpRK) entwickelt. Überelastisch montierte EN AW 7075 (T6, T7x)-Schrauben in Prüfkörpern aus Al, Mg und Edelstahl (A2) bei Auslagerung im Wechselklimatest VDA 621 - 415 sowie im Salzsprühnebeltest DIN 50021 zeigten, dass SpRK der EN AW 7075-Schrauben über-wiegend bei verspannten Edelstahlrahmen auftrat. Dies ist ein Indikator dafür, dass die SpRK primär durch eine anodische Auflösung in den korngrenzennahen Bereichen ausgelöst wird. Bei den verspannten Magnesiumrahmen traten keine Brüche der EN AW 7075 T6-Schrauben auf, weil die Schrauben durch das unedlere Mg kathodisch geschützt werden. Daher erscheint das Risiko der SpRK bei der Verschraubung von Mg-Komponenten als gering. Die Untersuchung zeigte, dass druckinduzierte Eigenspannungen durch plastische Verformung beim Gewindewalzen nach der Wärmebehandlung einen signifikanten Einfluss auf die SpRK-Empfindlichkeit haben. Gewindefurchschrauben EN AW 7075 T7x im schlussgerollten Zustand mit angepasstem Top Coat haben aufgrund der geringen Kontaktkorrosion sowie eines deutlich reduzierten Risikos für die SpRK das größte Potenzial für die Verwendung für prozesssicheres Gewindefurchen in Mg-Legierungen. Eine finale Verifizierung dieses Zustandes mit Hilfe von angepassten SpRK-Tests ist zu empfehlen.

KW - Aluminiumschrauben

KW - EN AW 7075

KW - EN AW 6056

KW - Gewindefurchen

KW - Magnesiumverschraubung

KW - Spannungsrisskorrosion

KW - Kontaktkorrosion

KW - Aluminiumscrews

KW - EN AW 7075

KW - EN AW 6056

KW - galvanic corrosion

KW - stress corrosion cracking

KW - bolted magnesium componets

KW - thread forming screws

M3 - Diplomarbeit

ER -