@misc{EvdokimovJasiewiczDoynovetal., author = {Evdokimov, Anton and Jasiewicz, Filip and Doynov, Nikolay and Ossenbrink, Ralf and Michailov, Vesselin}, title = {Simulation of surface heat treatment with inclined laser beam}, series = {Journal of Manufacturing Processes}, volume = {81}, journal = {Journal of Manufacturing Processes}, issn = {1526-6125}, doi = {10.1016/j.jmapro.2022.06.051}, pages = {107 -- 114}, abstract = {The beam inclination leads to a change in the laser spot size on the material surface. The higher the inclination, the larger the irradiated area and the lower the laser intensity. Moreover, if the material surface is outside of the beam focal plane, the intensity distribution profile becomes asymmetric. In this study, a heat source model, which calculates the intensity distribution on the workpiece surface as a function of beam parameters (beam waist, divergence half-angle) and process parameters (laser power, incidence angle, and distance to focal plane) was developed. The applicability of the heat source model was demonstrated by simulating 4 different laser hardening regimes. Once the heat efficiency coefficient had been calibrated the developed finite-element model allowed computation of temperatures while hardening with perpendicular laser beams as well as with inclined beams. The open-source software FEniCSx was used for the finite element computations. The mathematical formulation, required for performing temperature simulations with FEniCSx was briefly introduced.}, language = {en} } @misc{ShapovalovSeidlitzOstetal., author = {Shapovalov, Oleg and Seidlitz, Holger and Ost, Lucas and Doynov, Nikolay and Kuke, Felix and Ambrosio, Marcello and Michailov, Vesselin}, title = {Substitution von metallischen Schubfeldern im Fahrzeugbau durch f{\"u}getechnische Integration von FKV-Schalen}, series = {DVS Congress 2022, Große Schweißtechnische Tagung, DVS Campus ; Kurzfassungen der Vortr{\"a}ge der Veranstaltung in Koblenz vom 19. bis 21. September 2022 ; (Langfassungen der Beitr{\"a}ge auf USB-Karte)}, journal = {DVS Congress 2022, Große Schweißtechnische Tagung, DVS Campus ; Kurzfassungen der Vortr{\"a}ge der Veranstaltung in Koblenz vom 19. bis 21. September 2022 ; (Langfassungen der Beitr{\"a}ge auf USB-Karte)}, publisher = {DVS Media GmbH}, address = {D{\"u}sseldorf}, isbn = {978-3-96144-189-1}, pages = {385 -- 393}, abstract = {Durch den strukturellen Einsatz von Faser-Kunststoff-Verbunden (FKV) lassen sich hochwertige gewichtsoptimierte Karosserien in Mischbauweise umsetzen. Die untersuchte CMT-Pin-Schweißtechnik zur Verbindung von thermoplastischen Organoblechen mit St{\"a}hlen bietet, im Vergleich zu anderen Verfahren, neben einer einseitigen Zug{\"a}nglichkeit, ein hohes Leichtbaupotenzial. Das Vorhaben wurde auf eine werkstoff-, prozess- und konstruktionsgerechte Umsetzung des Verfahrens ausgerichtet. Auf Basis experimenteller und numerischer Untersuchungen wurde eine Methode zum Vorw{\"a}rmen von Organoblechen mittels Infrarotstrahlung entwickelt. Die Eignung der CMT-Pin-Technologie wurde sowohl f{\"u}r das F{\"u}gen von karbon- als auch glasfaserverst{\"a}rktem PA6 betrachtet. Als Bewertungskriterien wurden das Schweißgut sowie der Faser- und Matrixerhalt in Abh{\"a}ngigkeit der Schweißparameter untersucht. Das entwickelte Verfahren wurde mit herk{\"o}mmlichen F{\"u}gemethoden bzgl. der in Kopf- und Scherzugversuchen ermittelten Festigkeiten verglichen. Zur Bestimmung der Best{\"a}ndigkeit der Verbindungen gegen unterschiedliche Witterungsbedingungen wurden Salzspr{\"u}hnebel- und Wechselkorrosionstests durchgef{\"u}hrt. Mit dem F{\"u}gen von Hutprofilen wurde die Anwendung der entwickelte CMT-Pin-Technik am Tunnel sowie den L{\"a}ngs- und Quertr{\"a}gern der Bodenstruktur eines Kraftfahrzeugs demonstriert.}, language = {de} } @misc{MorozovaKehmObrosovetal., author = {Morozova, Iuliia and Kehm, Christian and Obrosov, Aleksei and Yang, Yitong and Miah, Kamal Uddin Mohammad and Uludintceva, Elena and Fritzsche, Sebastian and Weiß, Sabine and Michailov, Vesselin}, title = {On the Heat Treatment of Selective-Laser-Melted 316L}, series = {Journal of Materials Engineering and Performance}, volume = {32 (2023)}, journal = {Journal of Materials Engineering and Performance}, number = {10}, issn = {1544-1024}, doi = {10.1007/s11665-022-07404-0}, pages = {4295 -- 4305}, abstract = {The effect of heat treatment at various temperatures (650, 850, 1050, and 1100°C) and dwell times (10 min and 1 h) on the metallurgical and microstructural evolution as well as on the related tensile properties of stainless steel 316L processed by selective laser melting (SLM) has been systematically evaluated. The metallurgical and microstructural features such as defects, stability of the columnar-cellular structure and substructure, second phase particles, and phase transformation imparted by SLM and heat treatment have been discussed. It has been shown that the processing conditions specific to SLM significantly alter the kinetics of phase evolution compared to standard welding techniques which affects the accuracy of the prediction. The influence of these characteristics on tensile properties and hardness was elucidated. It was disclosed that with increasing heat treatment temperature there was a gradual increase in elongation but a decrease in strength related to the dislocation density and the development of the microstructure.}, language = {en} } @misc{MorozovaKrolickaObrosovetal., author = {Morozova, Iuliia and Kr{\´o}licka, Aleksandra and Obrosov, Aleksei and Yang, Yitong and Doynov, Nikolay and Weiß, Sabine and Michailov, Vesselin}, title = {Precipitation phenomena in impulse friction stir welded 2024 aluminium alloy}, series = {Materials Science and Engineering: A}, journal = {Materials Science and Engineering: A}, issn = {0921-5093}, doi = {10.1016/j.msea.2022.143617}, pages = {1 -- 11}, abstract = {Microhardness variations across the friction stir welded (FSW) and impulse friction stir welded (IFSW) AA2024-T351 joints have been elucidated by the transformations of the S-Al2CuMg phase with a special focus on a distinguished hardness peak within the heat-affected zone (HAZ) of the impulse welds. The increase in hardness within the stir zone (SZ) originated from the partial re-precipitation of the initial Guinier-Preston-Bagaryatsky zones (GPB) and metastable S needles, previously dissolved.) Formation and growth of stable S precipitates via coalescence accounted for the softening through the thermo-mechanically affected zone (TMAZ). The peak strengthening within the HAZ of the IFSW joints was mainly caused by the dense needle-shaped S particles, which can be explained by a mutual influence of the process specific temperature and strain cycles. Dislocations and subgrain boundaries introduced to the material due to plastic deformation facilitated the nucleation of strengthening S precipitates in the HAZ. It demonstrates that the impact of deformation should be considered by the characterization of the precipitation development in the HAZ.}, language = {en} } @misc{HantelmannFritzscheMichailovetal., author = {Hantelmann, Cord and Fritzsche, Sebastian and Michailov, Vesselin and Boywitt, Ralf}, title = {Entwicklung geschweißter Konstruktionen aus Aluminiumsandwich}, series = {DVS Congress 2022, Große Schweißtechnische Tagung, DVS Campus ; Kurzfassungen der Vortr{\"a}ge der Veranstaltung in Koblenz vom 19. bis 21. September 2022 ; (Langfassungen der Beitr{\"a}ge auf USB-Karte)}, journal = {DVS Congress 2022, Große Schweißtechnische Tagung, DVS Campus ; Kurzfassungen der Vortr{\"a}ge der Veranstaltung in Koblenz vom 19. bis 21. September 2022 ; (Langfassungen der Beitr{\"a}ge auf USB-Karte)}, publisher = {DVS Media GmbH}, address = {D{\"u}sseldorf}, isbn = {978-3-96144-189-1}, pages = {245 -- 251}, abstract = {Im vorgestellten Projekt wurden werkstoff- und konstruktionsgerechte Knotenformen aus Aluminiumschaumsandwich gestaltet und mit unterschiedlichen Schweißverfahren, wie dem Metall-Inertgas-Schweißen und dem R{\"u}hrreibschweißen, gef{\"u}gt und gepr{\"u}ft. In umfangreichen Untersuchungen wurden die Knoten, der Sandwichverbund und die Einzelkomponenten des Sandwich, Schaum und Decklagen, anhand der statischen Festigkeit und Schwingfestigkeit bewertet. Zus{\"a}tzlich wurden innere Sch{\"a}digungsmechanismen betrachtet. Mit experimentellen und numerischen Nachweismethoden konnte die anwendungssichere Knotengestaltung, -anbindung und -berechnung der unterschiedlichen Verbindungstypen umgesetzt werden. Die Ergebnisse wurden im Rahmen der Nachweisf{\"u}hrung gegen{\"u}bergestellt und hinsichtlich eines praxisgerechten Einsatzes nach FKM-Richtlinie bzw. Eurocode9 bewertet. Mit den ermittelten Ergebnissen wurde die bisherige Gestaltungs- und F{\"u}gerichtlinie um neue Verbindungstypen erweitert.}, language = {de} } @misc{KotlarskiOrmanovaOssenbrinketal., author = {Kotlarski, Georgi and Ormanova, Maria and Ossenbrink, Ralf and Nikitin, Alexander and Doynov, Nikolay and Valkov, Stefan and Michailov, Vesselin}, title = {Fabrication and Characterization of Wire Arc Additively Manufactured AlSi5 Structures}, series = {Metals}, volume = {12}, journal = {Metals}, number = {11}, issn = {2075-4701}, abstract = {For the purpose of this research, single track details were manufactured in the shape of thin walls with a length of 100 mm and a height of 80 mm. Two welding speeds were chosen for this experiment-13.3 mm/s and 20.0 mm/s corresponding to the following heat inputs: 120 J/mm and 80 J/mm. The gas metal arc welding (GMAW) method was used for the build-up of the specimens in the cold arc pulse mode. The structure of the specimens was studied using X-ray diffraction (XRD) analysis carried out with CuKα radiation with a wavelength of 1.5406 Ǻ, optical microscopy, scanning electron microscopy (SEM), and energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX). Furthermore, the Vickers hardness of the samples was determined using a ZwickRoell DuraScan 10/20 G5 unit at a force of 1 N. A preferred crystallographic orientation towards the (200) plane was observed in all cases, however a vastly textured structure was observed with inclusions of peaks in the (111), (220), and (311) crystallographic planes. The full width at half maximum (FWHM) of samples taken from different stages of build-up was calculated indicating an increase of the dislocation density at the more advanced stages of specimen growth. Despite that an increase of the hardness was observed towards the top of both specimens. This is attributed to the change in the structure of the αAl + Si formations from an irregular one at the bottom of the specimens, towards a fibrous one at the top. The results are discussed in regard to the optimization of the build-up process during wire arc additive manufacturing (WAAM).}, language = {en} } @misc{MiahKloshekGonzalezCastanoetal., author = {Miah, Kamal Uddin Mohammad and Kloshek, Alexander and Gonz{\´a}lez-Casta{\~n}o, Miriam and Kehm, Christian and Ossenbrink, Ralf and Michailov, Vesselin}, title = {Herstellen hocheffektiver Mikroreaktoren durch selektives Laserstrahlschmelzen}, series = {DVS Congress 2022, Große Schweißtechnische Tagung, DVS Campus ; Kurzfassungen der Vortr{\"a}ge der Veranstaltung in Koblenz vom 19. bis 21. September 2022 ; (Langfassungen der Beitr{\"a}ge auf USB-Karte)}, journal = {DVS Congress 2022, Große Schweißtechnische Tagung, DVS Campus ; Kurzfassungen der Vortr{\"a}ge der Veranstaltung in Koblenz vom 19. bis 21. September 2022 ; (Langfassungen der Beitr{\"a}ge auf USB-Karte)}, publisher = {DVS Media GmbH}, address = {D{\"u}sseldorf}, isbn = {978-3-96144-189-1}, pages = {708 -- 713}, abstract = {Das pulverbasierte 3D-Metalldrucken erm{\"o}glicht die Fertigung von hochkomplexen Integralbauteilen, die als Tr{\"a}gerstruktur f{\"u}r Mikroreaktoren benutzt werden. Nach einer Beschichtung der Struktur mit einem Katalysatormaterial, k{\"o}nnen diese Mikroreaktoren h{\"o}chst effizient f{\"u}r die CO2-Methanisierung eingesetzt werden. Durch die additive Fertigung mit dem selektiven Laserstrahlschmelzen (SLM) wurden adaptierte dreidimensionale periodische Gitterstrukturen mit sehr geringen Wandst{\"a}rken hergestellt. Diese weisen ein sehr g{\"u}nstiges Verh{\"a}ltnis von Oberfl{\"a}che zu Volumen (TPMS - Triply periodic minimal surface) auf. Des Weiteren zeigen die TPMS-Strukturen vorteilhafte Str{\"o}mungseigenschaften, die sowohl f{\"u}r die Beschichtung mit dem Katalysator-Material als auch die Durchstr{\"o}mung mit den Reaktionsmedien im Betrieb essentiell sind. So ist es beispielsweise m{\"o}glich, durch die Variation der Dimension einer TPMS-Struktur die Oberfl{\"a}che pro Volumeneinheit, den hydraulischen Durchmesser des Reaktors und somit auch den Transportprozess des Fluids deutlich zu verbessern. Diese Faktoren erm{\"o}glichen eine effektivere Gas-Katalysator-Reaktion. Im Vergleich zu Mikroreaktorstrukturen aus den traditionellen Herstellungsverfahren liefern die additiv gefertigten Strukturen sowohl eine h{\"o}here CO2-Umwandlungsrate als auch eine CH4-Selektivit{\"a}t innerhalb des diffusionskontrollierten Bereichs.}, language = {de} } @misc{KotlarskiOrmanovaNikitinetal., author = {Kotlarski, Georgi and Ormanova, Maria and Nikitin, Alexander and Morozova, Iuliia and Ossenbrink, Ralf and Michailov, Vesselin and Doynov, Nikolay and Valkov, Stefan}, title = {Structure Formation and Mechanical Properties of Wire Arc Additively Manufactured Al4043 (AlSi5) Components}, series = {Metals}, volume = {14}, journal = {Metals}, number = {2}, issn = {2075-4701}, doi = {10.3390/met14020183}, abstract = {In the current paper, the correlation between the physical size of additively built wire arc specimens and their structure and properties is studied. For the purpose of this work, two oval shaped specimens of different lengths were manufactured under the same technological conditions. The specimens have a length of 200 mm and 400 mm and will be referred to as L200 and L400. The microstructure of the samples was studied using X-ray diffraction analysis (XRD), optical microscopy, and scanning electron microscopy (SEM). The microhardness, yield strength (YS), and ultimate tensile strength (UTS) were determined and their correlation with the technological conditions of specimen build-up was clarified. The results of the carried out experiments indicated that the crystallographic structure of both specimens is similar. The scanning electron microscopy images show a higher concentration of irregularly shaped micro-pores formed near the edge of the αAl grains in the structure of the L400 specimen compared to the L200 one. An increase in the size of the αAl solid solution grains in the case of the L200 specimen towards its top section was noticed using optical microscopy. A slightly lower magnitude change was noticed concerning the L400 specimen. The increase in the size of the aluminum crystals was determined to be the increasing interpass temperature. Due to the much smaller thermal dissipation capacity of the smaller specimen, the interpass temperature of the same increased faster compared to the larger specimen. All of the above-mentioned factors led to a decrease in the microhardness of the specimens at higher stages of build-up. Since the specimens were deposited using similar layer deposition conditions, the resultant YS and UTS data are also highly comparable.}, language = {en} } @misc{KotlarskiOrmanovaNikitinetal., author = {Kotlarski, Georgi and Ormanova, Maria and Nikitin, Alexander and Ossenbrink, Ralf and Doynov, Nikolay and Valkov, Stefan and Michailov, Vesselin}, title = {Structure, morphology and hardness of a WAAM built Al99.7 specimen}, series = {International Scientific Conference Unitech 2023, Gabrovo : selected papers}, volume = {2}, journal = {International Scientific Conference Unitech 2023, Gabrovo : selected papers}, editor = {Tsankov, Plamen and Maximov, Jordan and Aleksandrov, Anatoliy and Todorov, Todor and Peneva, Petya}, publisher = {Union of Automation \& Informatics}, address = {Gabrovo}, issn = {1313-230X}, doi = {10.70456/PJKY7011}, pages = {349 -- 353}, abstract = {The present work discusses the possibility of wire arc additive manufacturing (WAAM) of pure aluminum specimens (Al99.7). The manufactured specimen's structure was studied using X-ray diffraction (XRD) experiments. The morphology of the specimen at different stages of build-up was studied by examining prepared mechanical properties of the specimen, and for this reason the microhardness of the specimen was studied as well. The results of the present study were discussed regarding the change of the structure of the samples with the increase of the specimen's height during the manufacturing process and its influence on the resultant microhardness.}, language = {en} } @incollection{HantelmannFritzscheMichailovetal., author = {Hantelmann, Cord and Fritzsche, Sebastian and Michailov, Vesselin and Boywitt, Ralf and Risse, Steffen and P{\"o}ge, Matthias and Vogelsang, J{\"o}rg and Cramer, Heidi}, title = {Geschweißte Konstruktionen aus Aluminiumschaumsandwich}, series = {Jahrbuch Schweisstechnik 2025 : ein Leitfaden durch die Branche der F{\"u}ge-, Trenn- und Beschichtungstechnik}, booktitle = {Jahrbuch Schweisstechnik 2025 : ein Leitfaden durch die Branche der F{\"u}ge-, Trenn- und Beschichtungstechnik}, publisher = {DVS Media}, address = {D{\"u}sseldorf}, isbn = {978-3-96144-271-3}, pages = {356 -- 370}, abstract = {Im vorgestellten Projekt wurden werkstoff- und konstruktionsgerechte Knotenformen aus Aluminiumschaumsandwich (engl. Aluminium Foam Sandwich, AFS) gestaltet und mit unterschiedlichen Schweißverfahren wie dem Metall-Inertgasschweißen und dem R{\"u}hrreibschweißen gef{\"u}gt sowie gepr{\"u}ft. Im Rahmen der Arbeiten stand dabei die schweißtechnische Verarbeitung von AFS mit anderen Produkten, wie den Strangpressprofilen oder dem Aluminiumvollmaterial, und deren Beanspruchbarkeit im Vordergrund. In umfangreichen Untersuchungen wurden hierzu sowohl die Verbindungsknoten selbst als auch der Sandwichverbund und die Einzelkomponenten des Sandwich, Schaum und Decklagen, anhand der statischen Festigkeit und Schwingfestigkeit bewertet. Zus{\"a}tzlich wurden innere Sch{\"a}digungsmechanismen betrachtet. Mit experimentellen und numerischen Nachweismethoden konnte die anwendungssichere Knotengestaltung, -anbindung und -berechnung der unterschiedlichen Verbindungstypen umgesetzt werden. Die Ergebnisse wurden im Rahmen der Nachweisf{\"u}hrung gegen{\"u}bergestellt und hinsichtlich eines praxisgerechten Einsatzes nach FKM-Richtlinie bzw. Eurocode9 bewertet. Mit den ermittelten Ergebnissen wurde die bisherige Gestaltungs- und F{\"u}gerichtlinie um neue Verbindungstypen erweitert}, language = {de} } @misc{SeidlitzOstAmbrosioetal., author = {Seidlitz, Holger and Ost, Lucas and Ambrosio, Marcello and Kuke, Felix and Michailov, Vesselin and Shapovalov, Oleg and Doynov, Nikolay}, title = {Erw{\"a}rmung von Composites simulieren}, series = {Kunststoffe}, journal = {Kunststoffe}, number = {2}, issn = {0023-5563}, pages = {66 -- 70}, abstract = {Neuartige, werkstoffgerechte F{\"u}geverfahren f{\"u}r Faserkunststoffverbunde setzen die Erw{\"a}rmung der Materialien voraus. Um die damit verbundenen komplexen Temperaturfelder und -verl{\"a}ufe vorherzusagen, haben das Fraunhofer IAP und die BTU Cottbus-Senftenberg numerische Verfahren entwickelt. Mit diesen k{\"o}nnen auch verschiedene Strahlungsquellen und Prozessabl{\"a}ufe simuliert werden.}, language = {de} } @misc{HagenKlinkenbergOssenbrinketal., author = {Hagen, Christian and Klinkenberg, Franz-Josef and Ossenbrink, Ralf and Michailov, Vesselin}, title = {Resistance spot welding of dissimilar material joints with a cold-gas-sprayed inlayer}, series = {The International Journal of Advanced Manufacturing Technology}, journal = {The International Journal of Advanced Manufacturing Technology}, issn = {1433-3015}, doi = {10.1007/s00170-023-11897-x}, pages = {12}, abstract = {In this publication, cold gas spraying (CGS) is investigated as an enabler for aluminum-steel joints. Using a powder-based coating process to adhere a steel layer to an aluminum substrate allows a steel component to be welded to the deposited layer by resistance spot welding. This method permits the metallurgical connection between similar materials to be separated, while mechanical bonding ensures the connection at the dissimilar aluminum-to-inlayer interface. A modification of the porous CGS layer, as well as the creation of the remelted zone in the aluminum, can be observed during the resistance spot welding process. Electron backscatter diffraction (EBSD) analyses show that the severely prestressed particles in the CGS coating recrystallize, which coincides with a decrease in defect density and hardness in the heat-affected zone. Microscopy of the aluminum substrate shows the creation of metallurgical pores as well as the expansion of pores attributed to the casting process. The rise in remelted aluminum hardness and decrease in the heat-affected zone of the CGS layer indicate the formation of a metallurgical notch.}, language = {en} } @misc{ShapovalovOstKukeetal., author = {Shapovalov, Oleg and Ost, Lucas and Kuke, Felix and Doynov, Nikolay and Ambrosio, Marcello and Seidlitz, Holger and Michailov, Vesselin}, title = {Entwicklung und Analyse einer F{\"u}gestrategie f{\"u}r FKV/Metall-Mischverbindungen auf Basis der CMT-Pinschweißtechnik}, series = {Joining Plastics}, volume = {17}, journal = {Joining Plastics}, number = {1}, issn = {1864-3450}, pages = {28 -- 35}, abstract = {Dieser Beitrag stellt eine Entwicklung, Anpassung und Untersuchung der neuartigen Pinschweißtechnik zur Verbindung thermoplastischer Faserkunststoffverbunde mit metallischen F{\"u}gepartnern dar. Die untersuchte F{\"u}getechnik bietet, im Vergleich zu anderen Verfahren, neben einer einseitigen Zug{\"a}nglichkeit, ein hohes Leichtbaupotenzial. An Multimaterial-Einzelpinverbindungen wurden die CMT-Pinschweißbarkeit charakterisiert und unterschiedliche F{\"u}gestrategien erprobt und ausgewertet. Als Bewertungskriterien wurden das Schweißgut sowie der Faser- und Matrixerhalt in Abh{\"a}ngigkeit von den Schweißparametern untersucht. Die mechanische Beanspruchbarkeit der mit dem entwickelten Verfahren erstellten Verbindungen wurde in Scherzugversuchen ermittelt. An Mehrpinverbindungen wurde anschließend der Einfluss der Pinanordnung untersucht und die Auslegung der F{\"u}gezone analysiert. Der F{\"u}geprozess wurde an Funktionsmustern und diese wiederum in 3-Punkt-Biegeversuchen validiert sowie mit dem Kleben verglichen.}, language = {de} } @misc{SeidlitzMichailovOstetal., author = {Seidlitz, Holger and Michailov, Vesselin and Ost, Lucas and Kuke, Felix and Ambrosio, Marcello and Shapovalov, Oleg and Doynov, Nikolay}, title = {Simulation of Composites' Heating}, series = {Kunststoffe international}, volume = {113}, journal = {Kunststoffe international}, number = {4}, issn = {1862-4243}, pages = {60 -- 64}, abstract = {Modern material-compatible joining methods for fiber-reinforced plastics require the heating of the materials. In order to predict the respective complex temperature fields and curves, the Fraunhofer IAP and the BTU Cottbus-Senftenberg have developed numerical methods, which are able to simulate different radiation sources and process sequences as well.}, language = {en} } @misc{WasilewskiDoynovOssenbrinketal., author = {Wasilewski, Eric and Doynov, Nikolay and Ossenbrink, Ralf and Michailov, Vesselin}, title = {Investigations on the thermal conditions during laser beam welding of high-strength steel 100Cr6}, series = {Advances in Industrial and Manufacturing Engineering}, volume = {6}, journal = {Advances in Industrial and Manufacturing Engineering}, issn = {2666-9129}, doi = {10.1016/j.aime.2023.100118}, abstract = {This study examines the thermal conditions during laser beam welding of 100Cr6 high-strength steel using a TruDisk5000 disc laser with a continuous adjustable power range of 100-5000 W. Two parameter sets, characterized by laser power and welding speeds, were analyzed by thermal-metallurgical FE simulations to determine their impact on the thermal conditions during welding. The results show a significant shift in heat coupling, with conduction transitioning to deep penetration welding. As a result of the high welding speeds and reduced energy input, extremely high heating rates up to 2∙104 K s-1 (set A) respectively 4∙105 K s-1 (set B) occur. Both welds thus concern a range of temperature state values for which conventional Time-Temperature-Austenitization (TTA) diagrams are currently not defined, requiring calibration of the material models through general assumptions. Also, the change in energy input and welding speed causes significantly steep temperature gradients with a slope of approximately 5∙103 K mm-1 and strong drops in the temperature rates, particularly in the heat affected zone. The temperature cycles also show very different cooling rates for the respective parameter sets, although in both cases they are well below a cooling time t8/5 of 1 s, so that the phase transformation always leads to the formation of martensite. Since the investigated parameters are known to cause a loss of technological strength and conditionally result in cold cracks, these results will be used for further detailed experimental and numerical investigation of microstructure, hydrogen distribution, and stress-strain development at different restraint conditions.}, language = {en} } @misc{TurabovEvdokimovNikitinetal., author = {Turabov, Dashqin and Evdokimov, Anton and Nikitin, Alexander and Ossenbrink, Ralf and Michailov, Vesselin}, title = {Vorhersage des Elektrodenverschleißes beim Widerstandspunktschweißen von Aluminium durch dynamische Widerstandsmessung}, series = {DVS Congress 2023, Große Schweißtechnische Tagung, DVS Campus ; Kurzfassungen der Vortr{\"a}ge der Veranstaltung in Essen vom 11. bis 14. September 2023 ; (Langfassungen der Beitr{\"a}ge auf USB-Karte)}, volume = {389 / 2023}, journal = {DVS Congress 2023, Große Schweißtechnische Tagung, DVS Campus ; Kurzfassungen der Vortr{\"a}ge der Veranstaltung in Essen vom 11. bis 14. September 2023 ; (Langfassungen der Beitr{\"a}ge auf USB-Karte)}, publisher = {DVS Media GmbH}, address = {D{\"u}sseldorf}, isbn = {978-3-96144-230-0}, pages = {780 -- 787}, abstract = {Das Widerstandspunktschweißen ist ein weit verbreitetes Schweißverfahren, insbesondere bei der Karosserieherstellung in der Automobilbranche. Im Hinblick auf den Leichtbau werden zunehmend Aluminiumlegierungen verwendet. Das Hauptproblem beim Widerstandspunktschweißen von Aluminiumlegierungen ist der schnelle Elektrodenverschleiß. Dadurch wird die Qualit{\"a}t und Effizienz des Schweißprozesses beeintr{\"a}chtigt. Die Elektrodenstandmenge ist erreicht, wenn die Schweißverbindung eines der Qualit{\"a}tskriterien nicht erf{\"u}llt. Um die Elektrodenstandmenge zu ermitteln, werden in der Industrie im Rahmen der Schweißnahtqualifizierung zeit- und ressourcenaufw{\"a}ndige Methoden, u. a. zerst{\"o}rende Pr{\"u}fmethoden, verwendet. In dieser Arbeit wird eine Methode zur Vorhersage des kritischen Elektrodenverschleißes beim Aluminiumschweißen durch Messung des dynamischen Widerstandes vorgeschlagen. In umfangreichen Versuchsreihen an einer automobiltypischen Al-Legierung der 5000er Gruppe wurden dynamische Widerstandsmessungen durchgef{\"u}hrt. Aus den Widerstandsmesswerten konnte ein Indikator ermittelt werden, welcher auf das Auftreten von Poren in Schweißverbindung und auf einen bald auftretenden kritischen Elektrodenverschleiß hinweist.}, language = {de} } @misc{HantelmannFritzscheMichailovetal., author = {Hantelmann, Cord and Fritzsche, Sebastian and Michailov, Vesselin and Boywitt, Ralf and Risse, Steffen and P{\"o}ge, Matthias and Vogelsang, J{\"o}rg and Cramer, Heidi}, title = {Geschweißte Konstruktionen aus Aluminiumschaumsandwich}, series = {Schweißen und Schneiden}, volume = {75}, journal = {Schweißen und Schneiden}, number = {12}, issn = {0036-7184}, pages = {912 -- 922}, abstract = {Im vorgestellten Projekt wurden werkstoff- und konstuktionsgerechte Knotenformen aus Aluminiumschaumsandwich (engl. Aluminium Foam Sandwich, AFS) gestaltet und mit unterschiedlichen Schweißverfahren wie dem Metall-Inertgasschweißen und dem R{\"u}hrreibschweißen gef{\"u}gt und gepr{\"u}ft. Im Rahmen der Arbeiten stand dabei die schweißtechnische Verarbeitung von AFS mit anderen Produkten, wie den Strangpressprofilen oder dem Aluminiumvollmaterial, und deren Beanspruchbarkeit im Vordergrund. In umfangreichen Untersuchungen wurden hierzu sowohl die Verbindugsknoten selbst als auch der Sandwichverbund und die Einzelkomponenten des Sandwich, Schaum und Decklagen, anhand der statischen Festigkeit und Schwingfestigkeit bewertet. Zus{\"a}tzlich wurden innere Sch{\"a}digungsmechanismen betrachtet. Mit experimentellen und numerischen Nachweismethoden konnte die anwendungssichere Knotengestaltung, -anbindung und -berechnung der unterschiedlichen Verbindungstypen umgesetzt werden. Die Ergebnisse wurden im Rahmen der Nachweisf{\"u}hrung gegen{\"u}bergestellt und hinsichtlich eines praxisgerechten Einsatzes nach FKM-Richtlinie bzw. Eurocode9 bewertet. Mit den ermittelten Ergebnissen wurde die bisherige Gestaltungs- und F{\"u}gerichtlinie um neue Verbindungstypen erweitert.}, language = {de} } @misc{KotlarskiOrmanovaNikitinetal., author = {Kotlarski, Georgi and Ormanova, Maria and Nikitin, Alexander and Morozova, Iuliia and Ossenbrink, Ralf and Michailov, Vesselin and Doynov, Nikolay and Valkov, Stefan}, title = {Microstructural and Mechanical Properties of CAP-WAAM Single-Track Al5356 Specimens of Differing Scale}, series = {Materials}, volume = {12}, journal = {Materials}, number = {1}, issn = {2075-1702}, doi = {10.3390/machines12010072}, abstract = {The mass production of metallic components requires high agility in the working process conditioned by the necessity of building details of different shapes and sizes. Changing the size of the components theoretically influences the thermal dissipation capability of the same, which could lead to a change in their structure and mechanical properties. This is particularly important when aluminum alloys are concerned. For this reason, two Al5356 single-track specimens were built using the same technological conditions of layer deposition by varying only their geometrical size. In all cases, the specimens were wire and arc additively manufactured (WAAM) using a process based on gas metal arc welding (GMAW) in the cold arc pulse mode (CAP). The structure of both specimens was studied and defects along their surfaces were detected in the form of micro-pores and micro-cracks. A high concentration of undissolved Mg particles was also detected, along with some standalone Si particles. Uniformity in the build-up process was achieved, which led to the formation of nearly identical structures in the specimens. Subsequently, the resultant mechanical properties were also highly comparable. This indicates that the geometry-related variation in thermal conditions has an insignificant influence on the component's structure and properties.}, language = {en} } @misc{MorozovaObrosovNaumovetal., author = {Morozova, Iuliia and Obrosov, Aleksei and Naumov, Anton and Michailov, Vesselin and Doynov, Nikolay}, title = {Factors affecting mechanical properties of impulse friction stir welded AA2024-T351 under static and cyclic loads}, series = {Machines}, volume = {13}, journal = {Machines}, number = {6}, editor = {Markopoulos, Angelos P. and Astolfi, Davide}, publisher = {MDPI}, address = {Basel}, issn = {2075-1702}, doi = {10.3390/machines13060529}, pages = {1 -- 16}, abstract = {This study investigates the factors affecting the mechanical performance of conventional and impulse friction stir welded (FSW and IFSW) AA2024-T351 joints under static and cyclic loading. Emphasis is placed on the influence of fracture-inducing features such as oxide inclusions, constituent particle distributions, crystallographic texture, and precipitation state. A series of IFSW welds produced at varying impulse parameters were compared to conventional FSW welds in terms of microhardness, tensile strength, fatigue life, and Taylor factor distribution. IFSW joints demonstrated a significant improvement in tensile strength and elongation, particularly at higher impulse frequencies. Enhanced material mixing due to the reciprocating tool motion in IFSW resulted in finer particle distribution, more favorable crystallographic texture, and reduced weld pitch, all contributing to increased ductility and strength. Fractographic analyses revealed that fatigue failures primarily initiated in the stir zone, typically at unplasticized metallic inclusions. However, IFSW joints displayed longer fatigue lives, particularly when impulse parameters were optimized. These findings underline the complex interplay of microstructural and textural factors in determining weld performance, highlighting IFSW as a promising technique for enhancing the durability of high-strength aluminum welds.}, language = {en} } @misc{KotlarskiOrmanovaNikitinetal., author = {Kotlarski, Georgi and Ormanova, Maria and Nikitin, Alexander and Parasar, Ashirwad and Ossenbrink, Ralf and Doynov, Nikolay and Valkov, Stefan and Michailov, Vesselin}, title = {Wire arc deposition of specimens using a special-designed aluminum-cored wire with CNTs}, series = {Journal of physics : conference series}, volume = {2994}, journal = {Journal of physics : conference series}, number = {1}, publisher = {IOP Publishing}, address = {Bristol}, issn = {1742-6588}, doi = {10.1088/1742-6596/2994/1/012024}, pages = {1 -- 6}, abstract = {This work investigated the possibility of manufacturing components using an aluminum welding wire with an aluminum powder core reinforced with carbon nanotubes (CNTs). Appropriate technological conditions of deposition were selected for the successful manufacturing of a wall-shaped specimen. The last was built using a multi-track approach. The results indicated the presence of a large quantity of pores within the volume of the specimen with values of over 30\%. Regardless of the high defect quantity within the specimen a number of successfully integrated carbon nanoparticles were detected in certain areas of the cross-section of the specimen in the form of an Al₄C₃ composite.}, language = {en} }