A9

Arbeitsgruppe A | Stoffschluss

 
 
a9_spp1640

Untersuchungen zur Reproduzierbarkeit des Magnetpulsschweißens beim asymmetrischen Aufschlag

Prof. Dr.-Ing. Prof. h.c. Stefan Böhm, Universität Kassel

 
 

Zusammenfassung:

Das Hauptziel des Projektes besteht in der Erhöhung der Reproduzierbarkeit des MPW. Aus dem erarbeiteten und dargestellten Stand der Technik und den eigenen Vorarbeiten wird der Einfluss einer Oberflächenvorbehandlung auf die Reproduzierbarkeit und auf die Ausbildung der unteren Kurve des Schweißbereiches deutlich. Hierbei werden durch die Vorarbeiten die starken Einflüsse quer eingebrachter Störkonturen belegt. Um reproduzierbar MPW schweißen zu können, muss die untere Kurve des Schweißfensters für MPW vorhersagbar/berechenbar sein. Hierzu muss die Oberfläche in die Berechnung der unteren Schweißkurve integriert werden. Hierzu muss die Gleichung zur Berechnung der unteren Schweißkurve um einen Faktor für die Oberfläche ergänzt werden.

 
 
Prinzipskizze asymmetrischer Aufschlag
Prinzipskizze asymmetrischer Aufschlag

Erhöhung der Reproduzierbarkeit durch:

  • Messung der realen Kollisionsgeschwindigkeiten und –winkel zur Berechnung des Druckstoßes
  • Ermittlung der unteren Kurve des Schweißfensters
  • Untersuchung des Einflusses der Korngröße
  • Einstellung bzw. Gradierung der Oberflächenstruktur (-rauigkeit)
  • Verifikation der Ergebnisse mit dem Projekt A5 (PtU) und dem Projekt A8 (IWW)
 
 

In dem hier vorgeschlagenen Projekt werden vor allem die Rauigkeit und deren Orientierung in Bezug auf die Schweißrichtung als Oberflächeneinfluss betrachtet. Weitere Oberflächeneinflüsse, die im SPP 1640 Projekt A5 aus Darmstadt erarbeitet werden, sollen ebenfalls berücksichtigt und integriert werden. Die für den Druckstoß benötigte Kollisionsgeschwindigkeit wird zum einen ebenfalls im Projekt A5 simuliert und zum anderen am Versuchsstand des tff mittels vorhandenen High Speed PSD Sensor der Fa. MICROEPSILON durch das Plexiglas-Target in der Fügeebene ermittelt. Hierdurch soll die Simulation aus A5 bezüglich der Kollisionsgeschwindigkeit und des Kollisionswinkels verifiziert, bzw. kalibriert werden. Bei den unterschiedlichen Vorbehandlungen konnte ebenfalls gezeigt werden, dass eine glattere Targetoberfläche zu einem früheren Einsetzen der Schweißnaht führt und eine quer zur Schweißrichtung eingebrachte Rauigkeit auf dem Target zu einer breiteren Schweißnaht (späteres Schweißende) führt. Die Arbeitshypothese hierzu lautet, dass durch eine glattere Oberfläche zu Beginn der Schweißung der bei kleinen Kollisionswinkel entstehende dünne Jet ausreichend ist, eine glatte Oberfläche zu reinigen und einen Schweißprozess zu initiieren. Am Ende des Schweißvorgangs, wenn die Kollisionswinkel so groß werden, dass das Schweißfenster nach oben verlassen wird, kann durch eine quer eingebrachte, größere Rauigkeit der Schweißprozess durch immer wieder kleiner werdende Kollisionswinkel verlängert werden. Hierbei reicht die zu dem Zeitpunkt bestehende größere Jetdicke aus, auch die Spitzen der größeren Rauigkeit zu reinigen. Somit ist ein weiteres Ziel des Projektes die Oberfläche in Schweißrichtung bezüglich der Rauigkeit zu gradieren (erst eine geringe Rauigkeit und dann eine steigende, gerichtete Rauigkeit) um möglichst bereite Schweißnähte reproduzierbar schweißen zu können. Zum Erreichen der Ziele ist eine enge Kooperation soll sowohl mit dem Projekt A5 aus Darmstadt (PtU) als auch mit dem Projekt A8 aus Chemnitz (IWW) geplant.

 
 
Aufnahmen des asymmetrischen Aufschlages mit einer Hochgeschwindigkeitskamera am FG tff (High Speed PSD Sensor der Fa. MICROEPSILON)
Aufnahmen des asymmetrischen Aufschlages mit einer Hochgeschwindigkeitskamera am FG tff (High Speed PSD Sensor der Fa. MICROEPSILON)
 

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