@inproceedings{SerafinskiWinkelmann, author = {Serafinski, Daniel and Winkelmann, Ralf}, title = {Punktuelle Magnesium-Aluminium-Verbindungen}, series = {Tagungsband zum 19. Werkstofftechnischen Kolloquium in Chemnitz 16.03.-17.03.2017, Chemnitz 2017}, booktitle = {Tagungsband zum 19. Werkstofftechnischen Kolloquium in Chemnitz 16.03.-17.03.2017, Chemnitz 2017}, editor = {Lampke, Thomas and Wagner, Guntram and Wagner, Martin Franz-Xaver}, publisher = {TU Chemnitz, Fakult{\"a}t f{\"u}r Maschinenbau, Eigenverlag}, address = {Chemnitz}, isbn = {978-3-00-055705-7}, pages = {217 -- 224}, abstract = {Leichtbau mit Multimaterialsystemen erfordert stets ein tragf{\"a}higes Verbinden unterschiedlicher Werkstoffe. Die Auswahl eines F{\"u}geverfahrens erfolgt dabei vordergr{\"u}ndig auf der Basis der Werkstoff- und der angestrebten Verbindungseigenschaften. Die begrenzte Mischbarkeit der Werkstoffe Aluminium und Magnesium im schmelzfl{\"u}ssigen Zustand verursacht technologische Schwierigkeiten bei der Anwendung der thermischen F{\"u}getechnik. Aus diesem Grund wurde f{\"u}r die Herstellung punktueller Verbindungen von Magnesium mit Aluminium ein thermo-mechanisches F{\"u}geverfahren entwickelt. Basierend auf dem Verfahren Clinchen sind die notwendigen thermischen Bedingungen erarbeitet worden, um belastbare punktuelle Verbindungen zu erzeugen. W{\"a}hrend viele Aluminiumsorten -begr{\"u}ndet durch die Gitterstruktur - sehr gut umformbar und somit f{\"u}r die Herstellung von Verbindungen mittels Clinchen gut geeignet sind, ist dies bei Magnesium nicht so. Die hexagonale Gitterstruktur erfordert eine ausreichende Erw{\"a}rmung der Verbindungsstelle vor dem F{\"u}gen. Dies allein gen{\"u}gt jedoch nicht, da die sehr gute W{\"a}rmeleitung des F{\"u}gewerkzeuges die zugef{\"u}hrte Energie sehr schnell wieder abf{\"u}hrt. Somit ist zus{\"a}tzlich eine Vorw{\"a}rmung der Werkzeuge zwingend. Die thermischen Bedingungen wurden zun{\"a}chst mit dem Ziel der Reduzierung des Versuchsaufwandes simuliert. Das Modell ist versuchstechnisch validiert. Die thermischen Bedingungen am Bauteil und am Werkzeug wurden mit dem Ziel der Einstellung hoher Verbindungsfestigkeiten variiert. Als Optimierungskriterium wurde die Scherzugfestigkeit definiert. Um die Erw{\"a}rmung der beiden Werkstoffe sowie des Werkzeuges reproduzierbar zu gestalten, erwies sich eine Kombination von joulescher- und induktiver Erw{\"a}rmung als sinnvoll. Die messtechnische Erfassung der Bauteiltemperatur erfolgte, um schlussendlich die zeitliche Wirkung der Induktorleistung bei definierter Position zum Bauteil als Kriterium der zugef{\"u}hrten thermischen Energie nutzen zu k{\"o}nnen. Eine Anpassung der Werkzeuggeometrie und der Bewegungsparameter f{\"u}hrte zu reproduzierbaren hoch festen Verbindungen.}, language = {de} } @misc{SerafinskiWinkelmann, author = {Serafinski, Daniel and Winkelmann, Ralf}, title = {Punktuelle Magnesium-Aluminium-Verbindungen}, series = {WOMAG : Kompetenz in Werkstoff und funktioneller Oberfl{\"a}che}, volume = {5}, journal = {WOMAG : Kompetenz in Werkstoff und funktioneller Oberfl{\"a}che}, number = {4}, issn = {2195-5905}, pages = {4 -- 6}, abstract = {Leichtbau mit Multimaterialsystemen erfordert stets ein tragf{\"a}higes Verbinden unterschiedlicher Werkstoffe. Die Auswahl eines F{\"u}geverfahrens erfolgt dabei vordergr{\"u}ndig auf der Basis der Werkstoff- und der angestrebten Verbindungseigenschaften. Die begrenzte Mischbarkeit der Werkstoffe Aluminium und Magnesium im schmelzfl{\"u}ssigen Zustand verursacht technologische Schwierigkeiten bei der Anwendung der thermischen F{\"u}getechnik, weshalb zur Herstellung von punktuellen Verbindungen von Magnesium mit Aluminium ein thermo-mechanisches F{\"u}geverfahren entwickelt wurde. Basierend auf dem Verfahren Clinchen sind die notwendigen thermischen Bedingungen erarbeitet worden, um belastbare punktuelle Verbindungen zu erzeugen. W{\"a}hrend viele Aluminiumsorten aufgrund ihrer Gitterstruktur sehr gut umformbar und somit f{\"u}r die Herstellung von Verbindungen mittels Clinchen gut geeignet sind, ist dies bei Magnesium nicht so. Dessen hexagonale Gitterstruktur erfordert eine ausreichende Erw{\"a}rmung der Verbindungsstelle vor dem F{\"u}gen. Da die sehr gute W{\"a}rmeleitung des F{\"u}gewerkzeugs die zugef{\"u}hrte Energie sehr schnell wieder abf{\"u}hrt, ist zus{\"a}tzlich eine Vorw{\"a}rmung der Werkzeuge zwingend. Die thermischen Bedingungen wurden zun{\"a}chst mit dem Ziel der Reduzierung des Versuchsaufwandes simuliert und das Modell versuchs¬technisch validiert. Die thermischen Bedingungen am Bauteil und am Werkzeug wurden mit dem Ziel der Einstellung hoher Verbindungsfestigkeiten variiert. Als Optimierungskriterium wurde die Scherzugfestigkeit definiert. Um die Erw{\"a}rmung der beiden Werkstoffe sowie des Werkzeugs reproduzierbar zu gestalten, erwies sich eine Kombination von joulescher- und induktiver Erw{\"a}rmung als sinnvoll. Die messtechnische Erfassung der Bauteiltemperatur erfolgte, um die zeitliche Wirkung der Induktorleistung bei definierter Position zum Bauteil als Kriterium der zugef{\"u}hrten thermischen Energie nutzen zu k{\"o}nnen. Eine Anpassung der Werkzeuggeometrie und der Bewegungs¬parameter f{\"u}hrte zu reproduzierbaren hoch festen Verbindungen.}, language = {de} } @misc{KruegerSchuetteWinkelmann, author = {Kr{\"u}ger, David and Sch{\"u}tte, Philipp and Winkelmann, Ralf}, title = {Werkstoffe und Werkstoffkombinationen f{\"u}r das punktuelle Verbinden von Aluminium}, series = {WOMAG : Kompetenz in Werkstoff und funktioneller Oberfl{\"a}che}, volume = {5}, journal = {WOMAG : Kompetenz in Werkstoff und funktioneller Oberfl{\"a}che}, number = {5}, issn = {2195-5905}, pages = {4 -- 6}, abstract = {Die Herstellung von punktuellen Verbindungen an Leichtbauwerkstoffen wie Aluminium (Al) mit dem konventionellen Widerstandspunktschweißen f{\"u}hrt zu sehr intensiven Reaktionen zwischen dem Elektroden- und dem Substratwerkstoff. Durch die Auswahl eines Elektrodenwerkstoffs mit geringerer Affinit{\"a}t zu Aluminium ist zu erwarten, dass Diffusionsprozesse mit deren Beeinflussung der Elektrodenoberfl{\"a}chen und daraus folgender {\"A}nderung der Schweißpunkteigenschaften mit Nacharbeiten an der Elektrode vermeidbar sind. Zudem sind die thermischen und elektrischen Eigenschaften der Werkstoffe sowie sichere und effektiv herzustellende Verbindungen zum Elektrodenwerkstoff Kupfer zu erf{\"u}llen. Unter diesen Pr{\"a}missen und unter Beachtung wirtschaftlicher Aspekte wurden Untersuchungen an den Werkstoffen Grafit, Wolfram und Molybd{\"a}n vorgenommen. Zus{\"a}tzlich erfolgte die {\"U}berpr{\"u}fung PVD-beschichteter Kupferelektroden. Mittels Langzeituntersuchungen sind Angaben zur Eignung der Werkstoffe realisiert. Eine sehr große Herausforderung betraf die Herstellung von Verbindungen zwischen den nicht beziehungsweise kaum mit Aluminium reagierenden Werkstoffen und dem Kupfer der Punktschweißelektroden. Das Kondensatorentladungsschweißen konnte hierf{\"u}r qualifiziert werden. Es wurden die Parameter ermittelt, mit denen sichere Verbindungen innerhalb extrem kurzer Zeit hergestellt werden k{\"o}nnen. Im Gegensatz zum L{\"o}ten oder Umgießen handelt es sich um einen sehr effektiven Prozess mit hohem Potenzial f{\"u}r die Massenfertigung.}, language = {de} } @misc{KruegerWinkelmann, author = {Kr{\"u}ger, David and Winkelmann, Ralf}, title = {Punktuelles, thermo-mechanisches F{\"u}gen von Aluminiumbauteilen unter Ber{\"u}cksichtigung von Barriereschichten}, series = {WOMAG : Kompetenz in Werkstoff und funktioneller Oberfl{\"a}che}, volume = {7}, journal = {WOMAG : Kompetenz in Werkstoff und funktioneller Oberfl{\"a}che}, number = {S. 5}, issn = {2195-5905}, pages = {4}, abstract = {Die Herstellung von punktuellen Verbindungen an Leichtbauwerkstoffen wie Aluminium und Magnesium mit dem konventionellen Widerstandspunktschweißen f{\"u}hrt zu sehr intensiven Reaktionen zwischen dem Elektroden- und dem Substratwerkstoff. Adh{\"a}sions- und Diffusionsprozesse bewirken Ver{\"a}nderungen an der Elektrodenoberfl{\"a}che und beeinflussen die Eigenschaften der Verbindung, sodass bereits nach wenigen Punkten Nacharbeiten an der Elektrode notwendig werden. Die Intensit{\"a}t der Reaktionen ist abh{\"a}ngig von der Polarit{\"a}t der Elektrode, dem Elektrodenwerkstoff, dem zu f{\"u}genden Aluminiumwerkstoff, den F{\"u}geparametern und gegebenenfalls von vorgesehenen Barriereschichten. Untersucht wurden die Ver{\"a}nderungen infolge der Verbindungsherstellung an konventionellen Kupfer-Basis-Elektroden sowie die Wirkung von Barriereschichten. Die Nutzung von Barriereschichten erfordert eine Parameteranpassung, die in Vorversuchen durchgef{\"u}hrt wurde. Langzeituntersuchungen best{\"a}tigen eine sehr deutliche Erh{\"o}hung der Anzahl von Schweißpunkten bei der Existenz von Barriereschichten. Zu begr{\"u}nden ist dies durch die Beeinflussung der Kontaktierung zwischen Elektrode und dem zu f{\"u}genden Bauteil.}, language = {de} }