Beschreibung
P 1029 – Eigenschaftsbestimmung desSchweißergebnisses zwischen Aluminiumund Stahl mittels Magnetpulsschweißen
Das Fügen von Stahl-Aluminium-Verbindungen wird insbesondere im Transportwesen überwiegend von den mechanischen Fügeverfahren sowie dem Kleben realisiert. Eine Alternative zu den konventionellen Verfahren stellt die Magnetpulstechnik (MPT) dar. Die bisherigen Entwicklungen beim Magnetpulsschweißen (MPS) fokussieren sich auf Aluminium-Kupfer-Verbindungen oder niedriglegierte bzw. unlegierte Stahl-AluminiumVerbindungen. Aussagen zur mechanischen Verbindungseigenschaften liegen unzureichend oder teilweise nicht vor. Aufbauend auf dem Stand der Technik sind ausgewählte Stahl-AluminiumVerbindungen auf die Schweißbarkeit hin untersucht worden. Ergänzend hierzu ist die Oberflächenvorbehandlung eingesetzt worden, um die Potentiale des Verfahrens abbilden zu können. Dabei sind sowohl hochfeste als auch ultrahochfeste Stahllegierungen eingesetzt worden. Bei den Aluminiumlegierungen kamen Legierungen der 5xnn-, 6xnn- und 7xnn-Serie zum Einsatz. Nach der Untersuchung der prinzipiellen Machbarkeit von unterschiedlichen Stahl-Aluminium-Verbindungen sind statistisch signifikante Versuchsreihen geschweißt und analysiert worden.
Weiterführend wurde der Einfluss von Fertigungsschwankungen und Toleranzen sowie die Ermittlung der Ursachen von statistischen Schwankungen der Festigkeitswerte untersucht. So konnten Maßnahmen erarbeitet werden, die Qualität der Schweißnaht zu erhöhen.
Es hat sich herausgestellt, dass besonders die Schweißnahtfläche ein Indikator für die Verbindungsqualität ist. Im Abgleich mit den Erkenntnissen aus der Korrosionsprüfung und der Schwingfestigkeitsuntersuchungen können besonders die Anbindungsfehler die Beanspruchbarkeit der Schweißnaht beeinträchtigen. Die Ergebnisse liefern zusammenfassend den Nachweis der Schwingfestigkeit einer magnetpulsgeschweißten Verbindung und zeichnen sich durch eine hohe Korrosionsbeständigkeit aus. In Verknüpfung mit dem Stand der Technik bestätigen die Metallographischen Analysen das Vorhandensein der Intermetallischen Phasen, lassen sich allerdings nur lokal und zu Beginn der Schweißnaht detektieren. Negative Auswirkungen der detektierten Phasen können nicht nachgewiesen werden. So bestätigt sich das hohe Potential des Magnetpulsschweißens bei Stahl-AluminiumVerbindungen und zeichnet sich durch die hohe Reproduzierbarkeit aus. Die Forschungsergebnisse ermöglichen damit, eine anwendungsspezifische Auslegung einer magnetpulsgeschweißten Verbindung unter Berücksichtigung der eingesetzten Werkstoffe.
Veröffentlichung:
2017
Autoren:
Prof. Böhm
