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Tuesday, September 15, 2015, Saal Seoul 4:30 PM Fahrzeugbau - Fügeverfahren III |
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Neuartige Elektroden zum Rollennahtschweißen mit nichtlinearem Schweißpfad |
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Leander Schleuß* / Lehrstuhl Füge- und Schweißtechnik / Brandenburgische Technische Universität Cottbus-Senftenberg, Deutschland Andreas Brobeck/ Technologie-Institut für Metall und Engineering, Deutschland Ralf Ossenbrink/ Lehrstuhl Füge- und Schweißtechnik, BTU Cottbus-Senftenberg, Deutschland Ralf Polzin/ Technologie-Institut für Metall und Engineering, Deutschland Vesselin Michailov/ Lehrstuhl Füge- und Schweißtechnik, BTU Cottbus-Senftenberg, Deutschland |
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Beim Rollennahtschweißen von Blechen mit eingebrachten Versteifungselementen wie Sicken oder regelmäßig angeordneten Strukturen führen lineare Schweißpfade unter Verwendung klassischer Rollenelektroden zur teilweisen bzw. vollständigen Einebnung der Versteifungselemente. Dadurch kann die positive Wirkung der Versteifungselemente reduziert bzw. vollständig aufgehoben werden. Somit müssen neue Wege für das Rollennahtschweißen von gesickten oder strukturierten Blechen erarbeitet werden. Es wurden zwei neuartige Elektroden mit veränderten Geometrien an den Kontaktflächen entwickelt, welche die Topologie der Bleche berücksichtigen und eine Einebnung vermeiden. Eine Elektrode besitzt eine periodisch unterbrochene Kontaktfläche, die zweite eine laterale Profilierung mit in Schweißrichtung nichtlinearer Form der Kontaktfläche. Das Verhalten beim Schweißen wurde durch umfangreiche Schweißversuche bestimmt. Zu den Schweißversuchen wurden Schweißbereichsdiagramme bzw. Prozessfenster abgeleitet. Die Verbindungseigenschaften wurde durch Metallografie, Festigkeits-, Druck-, Dichtheits- und Korrosionsuntersuchungen validiert. Als Vergleich und Referenz dienen Schweißuntersuchungen mit konventionellen Rollennahtelektroden. Die geschweißten Bleche haben Höcker- und Wabenstrukturen als regelmäßig angeordnete Versteifungselemente mit unterschiedlichen Elementtiefen. Diese Bleche finden vorrangig Anwendung im Fahrzeugbau, in der Investitionsgüterindustrie und im Bauwesen. Aufgrund dieser Branchen und für zukünftige Anwendungen im Wärmetauscher- und Behälterbau wurden die Untersuchungen an Werkstoffqualitäten DC04, 1.4301, 1.4404 und DC 04+Z mit Blechdicken von 0,5 mm und 0,7 mm durchgeführt. Die Untersuchungsergebnisse zeigen Unterschiede bei den Prozessparametern und der Ausprägung der Verbindung in Abhängigkeit von der geschweißten Struktur, dem ausgewählten Schweißpfad und des geschweißten Werkstoffes gegenüber den Referenzschweißungen. Eine anschließende Optimierung führte zu einer vergleichbar guten Schweißnahtqualität sowohl bei Erhalt der Versteifungselemente mit den neuen Elektroden als auch bei deren Einebnung mit konventionellen Elektroden in Referenz zu Schweißuntersuchungen am ebenen Blech. |