Digital modelling of the galvanic corrosion behaviour of a self–piercing riveted AZ31 - AA5083 hybrid joint - Digitale Modellierung galvanischer Korrosion an stanzgenieteten AZ31-AA5083 Hybridverbunden

Abstract

This study focuses on the corrosion phenomena occurring between aluminium AA5083 and AZ31 magnesium sheets, joined with a coated steel self-piercing rivet, by punch rivet technology. These assemblies were studied by immersion tests and scanning vibrating electrode technique (SVET) in sodium chloride solutions, in order to evaluate the effects of joint geometry on corrosion resistance. The observed results were also used for validation of transient finite element method (FEM) simulations. A fully coupled continuum model was used to compute the evolution of electrochemically and chemically induced corrosion attack, formation of corrosion products and their influence on the overall system kinetics. Additionally, X-ray diffraction (XRD) analysis of the corrosion products provided evidence for the formation of layered double hydroxides (LDH), which is in accordance with the model outputs. The current study targets the optimization of joint setup for corrosion resistance. The suitability of corrosion simulation for the AZ31-AA5083-Almac ternary galvanic system is shown alongside. The developed modelling approach represents a step forward in terms of digital service-life assessment of multi-material joints. Diese Studie untersucht Korrosion an mittels Almac-beschichteten Stanznieten gefügten Aluminium AA5083 Blechen mit Magnesium AZ31. Getestet wird das Korrosionsverhalten der Halbzeuge im Immersionstest (0,5 % NaCl). Zudem wird mittels Scanning Vibrating Electrode Technique in 50 mM NaCl Lösung die Veränderung des Korrosionsstroms aufgrund geänderter Fügeparameter analysiert. Die gemessenen Ergebnisse werden genutzt, um ein transientes Korrosionsmodell (FEM) zu validieren. Dieses gekoppelte Modell beschreibt die elektrochemische als auch chemische Interaktion im System und beschreibt zusätzlich den Einfluss der Korrosionsprodukte auf die Korrosionskinetik. Durch Röntgendiffraktometrie (XRD) Analysen wird gezeigt, dass sich sogenannte Layered Double Hydroxides (LDH) bilden, was wiederum vom Modell abgeleitet werden kann. Der Ansatz kann genutzt werden, um eine Fügung möglichst korrosionsresistent auszulegen. Die Möglichkeit einer digitalen Vorhersage von Korrosion an einem ternären System wie AA5083-AZ31-Almac wird gezeigt. Das Modell bildet daher einen wichtigen Schritt, hin zur rechnerunterstützen Konstruktion (CAE) im Sinne von Lebensdauer und Wartung für hybride Materialverbunde.