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Thursday, September 17, 2015, Saal Shanghai 10:00 AM Laserstrahlschweißen |
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Laserwalzplattierte Bimetalle |
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Volker Fux* / Fh-IWS Dresden, BRD Thomas Fiebiger / Fraunhofer Institut für Werkstoff und Strahltechnik , BRD Andrea Berger/ Fraunhofer Institut für Werkstoff und Strahltechnik , BRD Jörg Kaspar/ Fraunhofer Institut für Werkstoff und Strahltechnik , BRD Stefan Kühn/ Fraunhofer Institut für Werkstoff und Strahltechnik , BRD Berndt Brenner/ Fraunhofer Institut für Werkstoff und Strahltechnik , BRD |
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Für die Realisierung von Neuentwicklungen können Konstrukteure heutzutage die geeignetsten Werkstoffe aus einer Fülle verschiedener Halbzeuge, gefertigt aus homogenen Metallen bzw. ihren Legierungen, auszuwählen. Für bestimmte Lösungsansätze jedoch, wo es notwendig ist, zwei unterschiedliche Metalle miteinander fest zu verbinden, z.B. für Entwicklungen zu Gewichtsreduzierungen im mobilen Bereich, zeigt sich ein Mangel an geeigneten Halbzeugen aus den benötigten Metallverbunden. Hier stehen insbesondere Bimetall-Halbzeuge der Werkstoffkombinationen Stahl/Aluminium und Kupfer/Aluminium auf der Wunschliste der Konstrukteure. Die klassischen Herstellungswege über Gießen (Verbundguss) und Umformen sind nur in Ausnahmefällen und mit großem Aufwand für Werkstoffverbunde geeignet. Zum Beispiel lassen sich die oben genannten Werkstoffverbunde sehr gut mittels Kaltwalz- oder Sprengplattieren als Band- bzw. Blechwerkstoffe darstellen, jedoch ergeben sich verfahrensbedingt Restriktionen hinsichtlich der Kombinierbarkeit im Dicken/Breitenverhältnis und bei der Realisierung von materialsparenden Überlappverbunden. Aus diesem Grund sind seit einigen Jahren verstärkte Aktivitäten zu fügetechnischen Lösungen zu beobachten. Dabei birgt eine Realisierung derartiger Werkstoffverbunde über Schmelzschweißverfahren die Gefahr einer Sprödphasenbildung unmittelbar am Werkstoffübergang, wodurch sich die Belastbarkeit dieser Verbunde drastisch reduziert. Am Fraunhofer IWS wurde in Zusammenarbeit mit einem Partner aus der Industrie ein Laserwalzplattier- Verfahren entwickelt, mit dem es möglich ist, schwer fügbare Werkstoffe sehr effektiv zu festen Verbunden zu fügen. Mittels Laserstrahlung werden bei diesem Walzplattier-Verfahren nur die innenliegenden Fügeflächen der zu verbindenden Halbzeuge unmittelbar vor dem Walzspalt auf die richtige Plattiertemperatur erhitzt. Dadurch lokalisiert sich die Verformung ebenfalls nur auf die sehr heißen fügezonennahen Volumina. Bedingt durch das Auftreten von Scherkräften unmittelbar am Werkstoffübergang kann die Bildung eines intermetallischen Phasensaumes unterdrückt werden bzw. es kommt nur zu einer sehr partiellen Ausbildung intermetallischen Phasen. Letztere sind bevorzugt im grenzflächennahen Mischkristallbereich des Aluminiums als kleine Einlagerungen zu beobachten und bleiben so weitgehend unschädlich. Dieser besondere Mechanismus bei der Ausbildung der Fügezonen ermöglicht Werkstoffverbunde mit ausreichenden Festigkeiten und gleichzeitig guter Kaltumformbarkeit. Im Rahmen dieses Vortrages soll auf das Verfahrensprinzip, die verfügbare Anlagentechnik sowie die erreichten Eigenschaften der erzeugten Bimetalle eingegangen werden. Im Rahmen des Vortrags von Herr Dr. Jahn werden unter anderem auch potenzielle Einsatzgebiete von laserwalzplattierten Stahl/Aluminium-Transition Joints vorgestellt. |