A8

Arbeitsgruppe A | Stoffschluss

 
 
a8_spp1640

Lokale Gefügeentwicklung, Grenzflächenintegrität und Rateneffekte bei modernen Fügeverfahren durch plastische Deformation

Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Martin Franz-Xaver Wagner, TU Chemnitz

 
 

Zusammenfassung:

Fallwerksversuche ermöglichen die Untersuchung des mechanischen Materialverhaltens bei hohen Dehnraten – eine wesentliche Voraussetzung für die Betrachtung neuer Fügeverfahren durch plastische Deformation.
Fallwerksversuche ermöglichen die Untersuchung des mechanischen Materialverhaltens bei hohen Dehnraten – eine wesentliche Voraussetzung für die Betrachtung neuer Fügeverfahren durch plastische Deformation.

Fügeverfahren auf Basis plastischer Deformation erlauben eine effiziente Gestaltung z. B. von Leichtbaustrukturen. Aufgrund der Komplexität der Vorgänge bei diesen Verfahren ist der Stand der Kenntniss jedoch derzeit auf empirisches Wissen zu einzel-
nen Werkstoffpaarungen unter speziellen Bedingungen begrenzt. Dies gilt auch für die beiden Verfahren, die im Rahmen dieses Projektes werkstoffkundlich detailliert untersucht werden sollen: Kollisionsschweißen und Flachclinchen. Beide Verfahren zeichnen sich durch vergleichsweise hohe lokale Umformgrade in der Fügezone (Größenordnung 2 bis 3) aus und eignen sich zum Fügen ungleicher Werkstoffe; beim Flachclinchen treten jedoch lediglich erhöhte Dehnraten bis etwa 1 s-1 auf, während beim Kollisionsschweißen sehr hohe Dehnraten von bis zu 104 – 106 s-1 relevant werden.

Ziel des hier vorgeschlagenen Projektes ist es – in enger Kooperation mit zwei Partnerprojekten, die sich jeweils mit der Prozessgestaltung und Simulation dieser beiden Verfahren befassen – zu einem grundlegenderen und systematischen Verständnis beider Verfahren beizutragen. So lassen sich insbesondere zu den Eigenschaften der Fügezonen übergeord-
nete Fragestellungen formulieren, die in diesem Projekt von der Werkstoffseite aus beleuchtet werden können. An technisch reinem Aluminium, einer Aluminiumlegierung und einem einfachen C45 Stahl (und beliebigen artungleichen Paarungen dieser Werkstoffe) wird untersucht, wie sich unterschiedliche Ausgangsmikrostrukturen auf das Fügeverhalten beim Kollisionsschweißen und auf die Integrität der Fügezone unter quasistatischer und dynamischer Belastung auswirken. Für beide Verfahren soll betrachtet werden, wie sich die Mikrostruktur in den Bereichen hoher Deformationen verändert, und durch den direkten Vergleich soll auf den Einfluss von Rateneffekten geschlossen werden. Bei den mechanischen Untersuchungen zum Flachclinchen von Aluminium mit Holz wird zudem insbesondere die mechanische Anisotropie der relevanten Kennwerte und ihre Wirkung auf die Haftfestigkeit betrachtet. Es werden umfangreiche mechanische Untersuchungen an den Grundwerkstoffen sowie an von den Partnern bereit gestellten Verbunden durchgeführt. Dadurch können einerseits für die Simulation relevante Daten zum ratenabhängigen Werkstoffverhalten bereit gestellt und andererseits die Integrität verschiedener Fügezonen systematisch analysiert werden. Zudem werden insbesondere ultrafeinkörnige und wärmebehandelte Materialien für einen Partner zur Verfügung gestellt. Diese Arbeiten werden durch mikrostrukturelle Untersuchungen (Licht- und Elektronenmikroskopie) und instrumentierte Mikro- und Nanohärtemessungen begleitet, die eine genaue Gefügeanalyse der Fügezonen ermöglichen. Die Zusammenhänge zwischen Ausgangsmikrostrukturen, Gefügeentwicklung in der Fügezone und ratenabhängigen makroskopischen Eigenschaften fördern eine wissensbasierte Optimierung der Fügeverfahren und eröffnen diesen damit perspektivisch ein breiteres Anwendungsfeld.

 
 
2015   
  Microstructural characterisation of interfaces in magnetic pulse welded aluminum/aluminum joints Sharafiev, S.; Pabst, C.; Wagner, M.F.-X. ; Groche, P.
In: OP Conf. Series, Materials Science and Engineering, 118, 2016
2014   
  A novel method to investigate the principles of impact welding: Development and enhancement of a test rig, experimental and numerical results Pabst, C.; Sharafiev, S.; Groche, P.; Wagner, M.
In: Advanced Materials Research, 966–967, 2014, 500–509
  Development of a novel test rig to investigate the fundamentals of impact welding Groche, P.; Wagner, M.F.-X.; Pabst, C.; Sharafiev, S.
In: Journal of Materials Processing Technology, 214, 2014, 2009-–2017

Veröffentlichungen:

 

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