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Januar 2017
Simon Wohletz
Erzeugung stoffschlüssiger Verbunde durch Kaltfließpressschweißen
Die kombinierte Erzeugung der Bauteilgeometrie durch Fließpressen und das stoffschlüssige Fügen der Halbzeuge durch Pressschweißen wird als Fließpressschweißen bezeichnet. Nach derzeitigem Stand steht einer Einführung des Fließpressschweißens wesentliche Erkenntnislücken im Hinblick auf die Vorhersagbarkeit einer Verbindung sowie der metallphysikalischen Ausprägung der Verbundzone entgegen.
Fließpressschweißexperimente bilden ein zentrales Element zur Bestimmung der tribologischen Kontaktbedingungen sowie der erreichbaren Verbundfestigkeiten. Die numerische Modellierung ermöglicht die Identifikation der Kontaktzustände. Mikroskopische Analysen gestatten die Identifikation der wirkenden Schweißmechanismen.
Der Abgleich von numerischen und experimentellen Untersuchungen ermöglicht die Identifikation wesentlicher Faktoren, die zum Aufbau einer metallurgischen Verbindung führen. Die Ergebnisse werden in einem Prozessfenster für das Kaltpressschweißen festgehalten.
Für den Aufbau einer Verschweißung ist die Kombination weicher Materialpaarungen vorteilhaft. Die Fließeigenschaften werden über die chemische Komposition, der Formgebungstemperatur sowie einer Wärmebehandlung eingestellt. Aufgrund von Kaltverfestigung und niedrigen Druckeigenspannungen fördern gebürstet Oberflächen den Kontakt kontaminationsfreien Materials und führen ebenso wie elektrochemisch präpariert Oberflächen zu hohen Verbundfestigkeiten. Des Weiteren tragen die Bildung ultrafeinkörnigen Gefüges, die Adhäsion auf Deckschichtfragmenten sowie eine Reaktionsschicht zwischen beiden Metallen zu einer hohen Verbundfestigkeit bei. Das hergeleitete Prozessfenster gestattet die Auslegung von neuartigen Anwendungen des Fließpressschweißens, welche an der Entwicklung einer Welle-Nabe-Anbindung demonstriert wird.
Fließpressschweißexperimente bilden ein zentrales Element zur Bestimmung der tribologischen Kontaktbedingungen sowie der erreichbaren Verbundfestigkeiten. Die numerische Modellierung ermöglicht die Identifikation der Kontaktzustände. Mikroskopische Analysen gestatten die Identifikation der wirkenden Schweißmechanismen.
Der Abgleich von numerischen und experimentellen Untersuchungen ermöglicht die Identifikation wesentlicher Faktoren, die zum Aufbau einer metallurgischen Verbindung führen. Die Ergebnisse werden in einem Prozessfenster für das Kaltpressschweißen festgehalten.
Für den Aufbau einer Verschweißung ist die Kombination weicher Materialpaarungen vorteilhaft. Die Fließeigenschaften werden über die chemische Komposition, der Formgebungstemperatur sowie einer Wärmebehandlung eingestellt. Aufgrund von Kaltverfestigung und niedrigen Druckeigenspannungen fördern gebürstet Oberflächen den Kontakt kontaminationsfreien Materials und führen ebenso wie elektrochemisch präpariert Oberflächen zu hohen Verbundfestigkeiten. Des Weiteren tragen die Bildung ultrafeinkörnigen Gefüges, die Adhäsion auf Deckschichtfragmenten sowie eine Reaktionsschicht zwischen beiden Metallen zu einer hohen Verbundfestigkeit bei. Das hergeleitete Prozessfenster gestattet die Auslegung von neuartigen Anwendungen des Fließpressschweißens, welche an der Entwicklung einer Welle-Nabe-Anbindung demonstriert wird.
Schlagwörter: Fließpressen; Fließpressschweißen; Kaltpressschweißen; Kaltmassivumformung
Berichte aus Produktion und Umformtechnik
Herausgegeben von Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Wirtsch.-Ing. Peter Groche, Darmstadt
Band 105
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