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Wednesday, September 28, 2011, Saal D 9:50 AM Forschung und Entwicklung - Mischverbindungen |
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Metallurgische, prozess- und korrosionstechnische Untersuchungen zum Schweißen von Aluminium-Magnesium-Werkstoffkombinationen |
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Christian Otten* / Institut für Schweißtechnik und Fügetechnik der RWTH Aachen, Deutschland Uwe Reisgen / Institut für Schweißtechnik und Fügetechnik, Deutschland Simon Olschok/ Institut für Schweißtechnik und Fügetechnik, Deutschland Matthias Oechsner/ Technische Universität Darmstadt, Deutschland Torsten Troßmann/ Technische Universität Darmstadt, Deutschland Jörg Ellermeier/ Technische Universität Darmstadt, Deutschland Klaus Eppel/ Technische Universität Darmstadt, Deutschland Robert Breining/ Technische Universität Darmstadt, Deutschland |
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Die Reduzierung bewegter Massen zur Verringerung des Verbrauches von Energie- und Rohstoffres-sourcen erfolgt unter anderem durch Verwendung der Leichtmetalle Aluminium und Magnesium. Spe-ziell für die Fahrzeug-, Luft- und Raumfahrtindustrie, aber auch in anderen Industriezweigen (z. B. Textilverarbeitung) ist der Einsatz dieser Konstruktionswerkstoffe von besonderem Interesse. Die stoffschlüssige Verbindung von Aluminium- und Magnesiumlegierungen ist ein bis heute nicht zufriedenstellendes Problem in der Fügetechnik. Die Herausforderungen, diese Metalle miteinander thermisch zu fügen, liegen in der geringen gegenseitigen Löslichkeit der Metalle im festen Zustand sowie der Bildung harter und spröder intermetallischer Phasen. Die Schweißeignung dieser Werkstoffkombination wurde anhand innovativer Schweißtechnologien untersucht. Der Schwerpunkt wurde aus Gründen der Praxisrelevanz auf das energiearme Metall-Inert-Schutzgas Schweißen (MIG) gelegt. Bei den Legierungen handelt es sich um die für die Praxis hochinteressante Aluminiumknetlegierung AW6181, welche im Karosserierohbau eine breite Anwendung findet und die Magnesiumknetlegierung AZ31, die z. B. für Dachstrukturen geeignet ist. Es stellte sich heraus, dass eine Erhöhung des Siliziumgehaltes im Schweißzusatzwerkstoff eine Verringerung der spröden intermetallischen Phasen bewirkt. Die Untersuchungen beinhalteten neben der Va-riation der Standardparameter des Lichtbogenschweißprozesses auch eine Variation des Si-Gehalts im Schweißdraht. Im direkten Vergleich der verschiedenen Schweißproben konnte durch Schliffbilder und rasterelektronenmikroskopische Aufnahmen des entstandenen Schweißgefüges und der intermetallischen Phasenbildung die Auswirkung des Si-Gehaltes identifiziert werden. Des Weiteren wurden Untersuchungen zur Energieeinbringung und gezielten Temperatursteuerung durchgeführt sowie zum Einfluss von Ultraschallwellen auf das Lösen der sich magnesiumseitig ausbildenden intermetallischen Phase. Für einen Einsatz dieser Werkstoffkombinationen in korrosiven Umgebungsbedingungen wurde ein an den Automobilbau angelehntes Korrosionsschutzkonzept gewählt. Gegenstand der Untersuchungen war eine Variation der Vorbehandlung der Metalloberflächen für den nachfolgenden kataphoretisch aufgebrachten organischen Tauchlack. Untersucht wurden kommerziell erhältliche Vorbehandlungs-bäder, die hinsichtlich der Übertragbarkeit auf die Al-Mg-Mischverbindungen sowie der Lackhaftung und Korrosionsschutzwirkung des gesamten Schutzsystems anhand von Korrosionsprüfungen und elektrochemischen Messungen bewertet wurden. |