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Tuesday, September 26, 2017, Saal R 4:00 PM Moderne Schweißverfahren - Kondensatorentladungsschweißen |
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Methoden- und Systementwicklung zum prozesssicheren KE-Schweißen von Stahl-Aluminium-Mischverbindungen |
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Philipp Schütte / GLAMAronic Schweiß- und Anlagentechnik, NRW Sören Pehle* / Institut für Füge- und Montagetechnik, TU Chemnitz, Deutschland Andre Hälsig/ Institut für Füge- und Montagetechnik, TU Chemnitz, Deutschland Peter Mayr/ Institut für Füge- und Montagetechnik, TU Chemnitz, Deutschland Ralf Hinnenkamp/ GLAMAtronic Schweiß- und Anlagentechnik GmbH, Deutschland |
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Aufgrund innovativer Leichtbaukonzepte steigen die Anforderungen an die Materialauswahl und die entsprechenden Fügekonzepte immer weiter an. Durch die Kombination von unterschiedlichen Werkstoffen kann das Material hinsichtlich der örtlichen Anforderungen optimiert und, infolgedessen, Gewicht eingespart werden. Das prozesssichere und reproduzierbare Fügen von Aluminiumlegierungen mit Stahlwerkstoffen ist bei diesen Leichtbaukonzepten von entscheidender Bedeutung. Doch sowohl die grundverschiedenen physikalischen Eigenschaften als auch die Bildung von spröden intermetallischen Phasen ist das thermische Fügen von Stahl-Aluminium-Mischverbindungen problembehaftet. Gegenüber klassischen thermischen Fügeverfahren bietet das Kondensatorentladungsschweißen wesentliche Vorteile zur Lösung dieser Herausforderungen. Innerhalb des Beitrages erfolgt eine systematische Analyse von Prozessparametern zur Erweiterung des Prozessverständnisses und zur Definition des möglichen Schweißbereiches für Stahl-Aluminium-Verbindungen. Hierfür wird der Schweißprozess sowohl mit einer Highspeed-Kamera, als auch mit hochauflösenden, synchronisiert messenden Messsystemen für Nachsetzweg, Fügekraft, Stromstärke und Spannung, aufgezeichnet. Neben der systematischen Analyse und Optimierung der umfassenden Prozesskenngrößen wird der Einfluss verschiedener Nachsetzeinheiten, wie Polymer- oder Metallfedern, betrachtet. Anschließende metallographische Untersuchungen zeigen, dass die intermetallische Phase zwischen Stahl- und Aluminiumwerkstoff durch gezielte Prozessmodifikationen beim Kondensatorentladungsschweißen auf eine Dicke von 2 µm begrenzt werden kann. Im Vergleich zum Punktschweißen wird somit eine Reduzierung um mehr als 50 % realisiert. Durchgeführte Scherzugversuche zeigen außerdem, dass für die Mischverbindungen eine Verbindungsfestigkeit von 90 % gegenüber der Festigkeit des Aluminiumgrundwerkstoffes erzielt werden kann. |