Friction spot joining of metal-composite hybrid structures

Abstract

Reibpunktfügen ist eine neue Fügetechnologie für Metall-Polymer-Hybriden. Die aktuelle Doktorarbeit setzt sich das tiefere Verstehen der Grundlagen und die Weiterentwicklung des Reibpunktfügens zum Ziel. Der Prozess wurde für die ausgewählte Materialkombination (Aluminiumlegierung AA2024-T3 und kohlenstofffaserverstärkten Polyphenylensulfid) optimiert. Dazu wurde der Zusammenhang zwischen den Prozessparametern, der Mikrostruktur des Gefüges und den mechanischen Eigenschaften der Verbindungen untersucht. Zusätzlich wurde auch der Einfluss von verschiedenen Aluminiumoberflächenvorbehandlungen auf die Haftmechanismen und auf das mechanische Verhalten von Scherzugproben untersucht. Die Dauerhaftigkeit der Verbindungen unter beschleunigten Alterungsbedingungen und das Ermüdungsverhalten der Scherzugproben wurden ebenfalls analysiert.

Friction Spot Joining (FSpJ) is an alternative technique for joining metal-composite lightweight structures. The current PhD work was devised to understand the fundamentals of this new joining technology. The process was optimized for the selected joining parts (aluminum alloy 2024-T3 and carbon-fiber reinforced poly(phenylene sulfide)) and the relation between process parameters (heat input), microstructure and mechanical properties of the joints was established. Further, different analytical techniques were employed to investigate the influence of various aluminum surface pre-treatments on the bonding mechanisms and mechanical performance of single lap shear joints. The durability of FSp joints, under accelerated aging conditions, and their fatigue behavior were also studied in this work.