Wärmearmes Laserstrahllöten verzinkter Stähle mittels niedrigschmelzender Lotwerkstoffe. - In: Schweissen und Schneiden, ISSN 0036-7184, Bd. 62 (2010), 11, S. 622-625
Effiziente und anwendungsorientierte Prozessauslegung für das Laserstrahlschweissen. - In: Verfahren und Anwendungen der Lasermaterialbearbeitung, (2010), S. 11-20
Grundlegende Untersuchung über ein neues Schweißverfahren namens HFDB (Hybrid Fricion Diffusion Bonding). - Ilmenau, 2010. - Online-Ressource (PDF-Datei: 125 S., 14,6 MB) : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2010
Parallel als Druckausg. erschienen
Wissenschaftliche und technologische Fragestellungen im Bereich des Fügens von Werkstoffen in Transport- und Energieindustrie waren der Ausgangspunkt für die Entwicklung eines neuen Fügeverfahrens.Das Fügen von ungleichartigen Werkstoffen ist mit Herausforderungen behaftet.Integrale Strukturen in Flugzeugen benötigen Fügeverfahren, die in Festigkeit und Schmelzpunkt unterschiedliche Metalle wie Titan als Rissstopper sowie Aluminium als Rumpfschale verbinden können. Intermetallische Phasen der im Schmelzpunkt sowie Wärmeausdehungskoeffizienten differierenden Metalle erschweren dies.In Verbundstrukturen aus Aluminium und Kunststoffen mit Schichtdicken von wenigen zehntel Millimetern sollen die Aluminium-Schichten miteinander verbunden werden ohne den dazwischen liegenden Kunststoff zu zerstören.Das Verbinden ungleichartiger Werkstoffe stößt bei herkömmlichen Fügeverfahren dann an seine Grenzen, wenn keine Adhäsion wie bei Klebungen, sondern eine Verbindung auf atomarer Ebene verlangt wird. Soll dazu noch makroskopisches Durchmischen der Fügepartner, sowie eine zu starke Wärmeenergieeinbringung unterbleiben, scheiden die meisten heutigen Fügeverfahren aus.Die Fragestellung des Verbindens ungleichartiger Metalle führte im Rahmen der vorlieg¬enden Arbeit zur Entwicklung eines neuen reib-/diffusionsbasierten Fügeverfahren.Basierend auf vorliegenden Erfahrungswerten des Rührreibschweißverfahrens (Friction Stir Welding, FSW) wurden Reibwerkzeuge hergestellt und an dünnen Aluminium / Aluminium Überlappverbindungen untersucht. Die ersten Vorversuche waren viel versprechend, eine Verbindung wurde erzielt. Da das Ziel für dieses neue Fügeverfahren ungleichartige Werkstoffe sowie Folienstärken einschloss, wurden weitere Werkstoffkombinationen untersucht. Im Zuge der Grund¬lagenuntersuchung wurden mit dem neuen Verfahren Fügeversuche mit gleichartigen und ungleichartigen Metallen (EN AW-Al Cu4Mg1; EN AW-Al Zn5,5MgCu; EN AW-1050A; X5 CrNi 18 10; Ti6Al4V; Magnesiumknetlegierung AZ31) in Dicken von 0,1 mm bis 0,7 mm durchgeführt, sowie die Anwendung des neuen Verfahrens am Mock-Up eines Rohrbündelwärmeübertragers erprobt.Weiterhin wurde für die anvisierte Probenlänge eine Klammerung entworfen, die ein Beulen der dünnen Bleche während des Fügens verhindern sollte.Die Charakterisierung des neuen Fügeverfahren wurde mit metallographischen sowie mechanischen Charakterisierungsverfahren (REM, µCT, Nanoindenter, EDX, Schäl-/Scherzugversuche, optische Mikroskopie) durchgeführt.Die Ergebnisse der EDX Untersuchungen zeigen, dass metallische Verbindungen sowohl bei den Al / Al als auch den Al / Ti Proben vorliegen. Die vergleichenden Ergebnisse der mechanischen Charakterisierung mit dem Diffusionsschweißverfahren (Diffusion Bonding, DB) zeigen ähnliche Schälzugkräfte bei deutlich reduzierten Prozesstemperaturen und –zeiten für das neue Verfahren. Die µCT Untersuchungen weisen darauf hin, dass keine vertikale Durchmischung wie beim FSW vorliegt. Eine Gefügeuntersuchung in Verbindung mit einem analytischen Vergleich zum DB Verfahren zeigt, dass das neue Verfahren diffusionsbasiert arbeitet.
https://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=15775
Entwicklung einer Fügetechnologie zum Herstellen von Mischverbindungen mit Titanwerkstoffen bei niedrigen Temperaturen. - In: Schweissen und Schneiden, ISSN 0036-7184, Bd. 61 (2009), 8, S. 416-421, insges. 4 S.
Entwicklung von lötgerechten Konstruktions- und Verfahrensstrategien/-empfehlungen zum Fügen von temperierbaren Werkzeugen mittels Hochtemperaturlöten. - In: Schweissen und Schneiden, ISSN 0036-7184, Bd. 61 (2009), 7, S. 353-357
Friction stir welding of Al 2024-T351 using a self-reacting bobbin tool
1. Aufl.. - Aachen : Mainz, 2009. - X, 125 S.. - (Werkstofftechnologie ; 8) : Zugl.: Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2009
ISBN 978-3-86130-996-3
In allen industriellen Bereichen wird eine Minimierung der Umweltbelastung, hervorgerufen zum Beispiel durch CO2-Emissionen, angestrebt. Insbesondere dort, wo Massen bewegt werden müssen, ergeben sich durch Gewichtsreduzierung vielfältige Möglichkeiten der Lösung dieses Problems. Daraus resultiert die häufige Verwendung von Leichtbauwerkstoffen wie Aluminiumlegierungen im Flugzeug- und Automobilbau. Jedoch lassen sich nicht alle Aluminiumlegierungen mit konventionellen Schmelzschweißverfahren fügen. Aus diesem Grund werden alternative Verfahren benötigt, die den hohen technologischen Erwartungen gerecht werden. Das Rührreibschweißen stellt hierfür eine sinnvolle Alternative, insbesondere für das Fügen von Leichtmetallen, dar, da die Solidustemperatur der Werkstoffe nicht überschritten wird. Weiterhin ist dieses Verfahren gut automatisierbar und bereits vereinzelt in der Serienfertigung im Einsatz. Aktuell wird zwischen zwei Hauptformen unterschieden, den konventionellen, einseitigen Werkzeugen und den zweiseitigen, kraftautarken, so genannten Bobbin-Tools. Durch den Einsatz von kraftautarken Werkzeugen können die Anforderungen an die Anlagentechnik in Bezug auf Steifigkeit gegenüber den einseitigen Werkzeugen zur Aufnahme der resultierenden Axialkräfte stark reduziert werden. Darüber hinaus können auch Rohrprofile und Alu-Strangpressprofile gefügt werden, deren Einsatz zum Beispiel im Flugzeugbau erfolgt. Im Mittelpunkt des Interesses steht insbesondere die hochfeste Aluminiumlegierung 2024 (AlCuMg2). Das von der GKSS entwickelte, kraftautarke Werkzeug wurde als übertragbares, leichtes und flexibles Schweißwerkzeug zur Anwendung mit dem Roboter konstruiert, wobei im Gegensatz zu Bobbin-Tool Werkzeugen anderer Hersteller auch dünne Bleche bis 4 mm prozesssicher gefügt werden können. Im Rahmen dieser Arbeit wurde der folgende Bereich untersucht: Weiterentwicklung des GKSS Bobbin-Tool, insbesondere im Hinblick auf das Gesamtsystem mit einem Roboter und Schwerpunkt auf der Anwendung der hochfesten Aluminiumlegierung 2024. Es erfolgte die Auswahl und Bewertung von Pingeometrien zur Herstellung von Proben für die Prüfung und Charakterisierung der Schweißnahteigenschaften. Die geforderten mechanischen Eigenschaften konnten im Rahmen der Untersuchung mit den ausgewählten Pinformen und Parametersätzen realisiert werden.
KomoRob - ein kognitives und mobiles Roboter-System zur Vor-Ort-Instandsetzung von verschlissenen Bauteilen. - In: Die Verbindungs Spezialisten 2008, (2008), S. 140-143
Thermische Fügeverfahren : Werkstoff- und Prozesstechnik für das Fügen bei niedrigen Temperaturen
1. Aufl.. - Aachen : Mainz. - II, 138 S.. - (Werkstofftechnologie ; 5) : Zugl.: Ilmenau, Techn. Univ., Habil.-Schr., 2008
ISBN 3-86130-994-7
Cladding of aluminum substrates with iron based wear resistant materials using controlled short arc technology. - In: Surface and coatings technology, ISSN 1879-3347, Bd. 202 (2008), 18, S. 4509-4514
https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2008.04.035
Laserpulsabscheidung von superharten Schichten auf der Basis von diamantartigem Kohlenstoff und kubischem Bornitrid. - Ilmenau, 2008. - Online-Ressource (PDF-Datei: 196 S., 10,1 MB) : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2008
Enth. außerdem: Thesen
In dieser Arbeit werden theoretische und praktische Untersuchungen zur Abscheidung von superharten wasserstofffreien tetragonal gebundenen amorphen Kohlenstoffschichten (ta-C) und superharten kubischen Bornitridschichten (c-BN) mittels Laserpulsablation durchgeführt. Zu Beginn erfolgt eine Einleitung zu den beiden Schichtmaterialien Kohlenstoff und Bornitrid und eine Analyse des derzeitigen Erkenntnisstandes der Forschungen und der Technik. Die in diesem Umfang erstmalig durchgeführten experimentellen Untersuchungen und die darauf basierenden theoretischen Berechnungen hinsichtlich der Eigenschaften der Teilchen des durch Laserpulsablation erzeugten schichtbildenden Teilchenstroms liefern wichtige Erkenntnisse über die Anzahl, die Ablationsverteilung, die mittlere kinetische Energie und die Bewegung der ablatierten Teilchen vom Target zum Substrat sowie über die Parameter des gesamten Teilchenstromes und dessen Zusammensetzung. Diese Ergebnisse stellen die Grundlage für die nachfolgenden Untersuchungen zur Abscheidung der ta-C- und c-BN-Schichten dar. Die Untersuchungen zur Abscheidung von ta-C-Schichten mittels Laserpulsablation zeigen die Prozessparameter, bei denen ein hoher spџ-Bindungsanteil in den Schichten und damit verbunden eine hohe Härte erreicht werden kann. Durch die Entwicklung eines neuartigen Verfahrens zur Reduzierung der mechanischen Schichtspannungen werden bis zu 5 æm dicke nahezu spannungsfreie ta-C-Schichten mit einem spџ-Bindungsanteil von bis zu 85 % durch sukzessive Laserpulsabscheidung und Laserpulsentspannung von Subschichten abgeschieden. Die Schichten erreichen durch den Einsatz von Haftvermittlerzwischenschichten eine hohe Haftfestigkeit von 30 bis 50 N auf verschiedenen Substraten. Die Schichten besitzen dabei eine Vickersmikrohärte von 60 - 65 GPa, einen E-Modul von etwa 900 GPa und eine Dichte im Bereich von 3,1 bis 3,3 g/cm 3. Weiterhin wird gezeigt, wie nanokristalline kubische Bornitridschichten mittels ionengestützter Laserpulsabscheidung erzeugt werden können. Durch die hohe mittlere kinetische Energie der ablatierten schichtbildenden Teilchen von 130 - 180 eV bei einer Targetlaserpulsfluenz von über 25 J/cm 2 kann der für das c-BN-Wachstum erforderliche Ionenbeschuss sehr stark reduziert werden, wodurch bei einer relativ niedrigen Substrattemperatur von 250 &ayn;C Schichtaufwachsraten von bis zu 50 nm/min erreicht werden. In Abhängigkeit von den Beschichtungsparametern besitzen die c-BN-Schichten eine Vickersmikrohärte von 40 - 45 GPa, einen E-Modul im Bereich von 480 520 GPa, eine Dichte zwischen 3,05 und 3,4 g/cm 3 und zusätzlich eine hohe Haftfestigkeit durch die Verwendung von hexagonalen Bornitridschichten als Haftvermittlerzwischenschicht. In den Untersuchungen hinsichtlich des Einbaus von hexagonalen Partikulaten in die c-BN-Schichten werden die Auswirkungen auf die Eigenschaften der Schichten aufgezeigt und Lösungen dargestellt, wie die Dichte der Partikulate in den Schichten durch den Einsatz eines zweiten Targetlaserstrahles oder durch die Verwendung von verschiedenen Magnetfeldanordnungen reduziert bzw. vollständig beseitigt werden kann.
https://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=12426