@inproceedings{WinkelmannPokhmurskaLampkeetal., author = {Winkelmann, Ralf and Pokhmurska, Hanna and Lampke, Thomas and Pelz, Andreas and Pfeiffer, Frank}, title = {Study on abrasion wear resistance of arc sprayed iron based composite coatings with oxide ceramic particles}, series = {ITSC 2014 - International Thermal Spray Conference \& Exposition, Barcelona, 2014}, booktitle = {ITSC 2014 - International Thermal Spray Conference \& Exposition, Barcelona, 2014}, abstract = {In the present paper the results of the investigations on the improvement of the wettability between the oxide ceramic particles (SiO2 and AlZrO2) and the iron-based matrix are presented. As a possible way to overcome this problem, the deposition of thin metal bonding layer (for example, Ti) on the surface of the ceramic particles by means of PVD-method was suggested. For this purpose, novel technical solutions for deposition of the PVD-coating on the loose ceramic particles have been elaborated. The cored wires with the diameter of 1.6 mm in low alloyed steel sheath have been fabricated utilizing the PVD-coated hard particles as filling powders. Arc-spraying was carried out with the optimized spraying parameters. The microstructure and worn surface morphologies of the coatings were observed by means of optical and scanning electron microscopy. The coatings demonstrated the excellent abrasive wear resistance. Wear mechanisms have been discussed as well.}, language = {en} } @inproceedings{WinkelmannPokhmurska, author = {Winkelmann, Ralf and Pokhmurska, Hanna}, title = {Verschleißschutz durch Fe-basierte, partikelverst{\"a}rkte Schichten: Ceramic-Metal-Composite}, series = {10. Fachtagung Verschleißschutz von Bauteilen durch Auftragschweißen, Halle (Saale), 25. - 26. Juni 2014}, booktitle = {10. Fachtagung Verschleißschutz von Bauteilen durch Auftragschweißen, Halle (Saale), 25. - 26. Juni 2014}, publisher = {DVS-Verlag}, address = {D{\"u}sseldorf}, pages = {12 -- 17}, abstract = {Die effektive Nutzung nicht metallischer Hartstoffe als Verschleißschutzelemente in metallischen Matrices setzt eine ausreichend sichere Verbindung zwischen den Elementen und der Matrix voraus. Dies erfordert z. B. bei der Anwendung von Karbiden mit Bildungsenthalpien bis ca. 150 kJ/mol Maßnahmen, ihre Aufl{\"o}sung zu verhindern. Die Nutzung von WCx oder SiC stehen hierf{\"u}r beispielhaft. Anderseits existieren Hartstoffe mit sehr hohen Bildungsenthalpien, die in der thermischen Beschichtungstechnik, aufgrund ihrer ungen{\"u}genden Reaktivit{\"a}t mit der metallischen Matrix, nicht nutzbar sind. Beispiele hierf{\"u}r sind Oxide, wie das Al2O3 oder das ZrO2. Die Bildungsenthalpie dieser Stoffe liegt deutlich {\"u}ber denen der Karbide. Wird das Ziel einer sicheren Einbettung der nicht metallischen Hartstoffe in metallische Matrices definiert, ergibt sich die Aufgabe, die Technologie der Herstellung und die chemische Konfiguration der Matrix anzupassen sowie die Hartstoffe bzw. deren Randbereiche mit Elementen zu versehen, die sowohl mit dem Hartstoff als auch mit der Matrix reagieren. Dies wird bei Variation der chemischen Konfiguration und der thermischen Energiewirkung w{\"a}hrend der Schichtherstellung beispielhaft an Hand der Nutzung von d{\"u}nnen Ti-reichen Beschichtungen (PVD) auf nicht metallischen Hartstoffen gezeigt. Ein Maß f{\"u}r die Beurteilung ist die Haftung der nicht metallischen Hartstoffe in den Fe-basierten Schichten. Die sich ergebenden {\"U}bergangsschichten werden ebenso, wie die Ceramic-Metal-Composite-Schicht, metallografisch charakterisiert. Verschleißuntersuchungen komplettieren die Arbeiten mit dem Ziel, nicht metallische Hartstoffe der thermischen Beschichtungstechnik zug{\"a}nglich zu machen.}, language = {de} } @inproceedings{RosertWinkelmannHerrmann, author = {Rosert, Reinhard and Winkelmann, Ralf and Herrmann, J{\"o}rg}, title = {F{\"u}lldrahtelektroden - Stand des technischen Wissens -}, series = {10. Fachtagung Verschleißschutz von Bauteilen durch Auftragschweißen, Halle (Saale), 25. - 26. Juni 2014}, booktitle = {10. Fachtagung Verschleißschutz von Bauteilen durch Auftragschweißen, Halle (Saale), 25. - 26. Juni 2014}, publisher = {DVS-Verl.}, address = {D{\"u}sseldorf}, pages = {18 -- 25}, abstract = {Dieser Beitrag liefert einen {\"U}berblick {\"u}ber die Ergebnisse von Arbeiten, welche von den Mitgliedern der Arbeitsgruppe V2.7 des DVS e.V. mit dem Ziel geleistet wurden, F{\"u}lldr{\"a}hte als Zusatzwerkstoffe f{\"u}r die Herstellung von Verbindungen und Beschichtungen sicher und erfolgreich nutzen zu k{\"o}nnen. Hierzu geh{\"o}ren Arbeiten zur Verdeutlichung des Aufbaus, der Klassifikation sowie der Verarbeitbarkeit von F{\"u}lldr{\"a}hten. Es werden Kenntnisse der Hersteller, der Anwender und von Forschungseinrichtungen zusammengefasst dargestellt. Ein breites Anwendungsgebiet der F{\"u}lldrahtelektroden betrifft die Herstellung verschleißbest{\"a}ndiger Beschichtungen. F{\"u}lldrahtelektroden sind sowohl f{\"u}r das Spritzen als auch f{\"u}r das Auftragsschweißen geeignet. Es wurden Merkbl{\"a}tter mit dem Ziel erarbeitet, dem Anwender Unterst{\"u}tzung f{\"u}r die Wahl eines f{\"u}r die konkrete Anwendung geeigneten F{\"u}lldrahtes zu liefern. Erarbeitete Merkbl{\"a}tter und Normen zur Nutzung von F{\"u}lldr{\"a}hten werden pr{\"a}sentiert. Ausbildungsunterlagen zum Verbindungsschweißen von un- und niedrig legierten Werkstoffen mittels F{\"u}lldrahtelektroden sind erarbeitet, Diese Ausbildungsunterlagen werden weiterf{\"u}hrend durch die Unterlagen zum Auftragsschweißen mit F{\"u}lldrahtelektroden erg{\"a}nzt.}, language = {de} } @inproceedings{WinkelmannPokhmurska, author = {Winkelmann, Ralf and Pokhmurska, Hanna}, title = {Entwicklung und Bewertung verschleißbest{\"a}ndiger Fe-Al-x-Schichten}, series = {Tagungsband zum 17. Werkstofftechnischen Kolloquium in Chemnitz, 11. und 12. September 2014}, booktitle = {Tagungsband zum 17. Werkstofftechnischen Kolloquium in Chemnitz, 11. und 12. September 2014}, editor = {Wielage, Bernhard}, publisher = {TU Chemnitz, Fakult{\"a}t f{\"u}r Maschinenbau, Institut f{\"u}r Werkstoffwissenschaft und Werkstofftechnik}, address = {Chemnitz}, isbn = {978-3-00-046877-3}, pages = {63 -- 72}, abstract = {Die chemisch-metallurgische Konfiguration von Fe-Al-x-Verschleißschutzschichten wird mit dem Ziel variiert, bei thermisch abrasiver Strahlverschleißbeanspruchung hohe Widerst{\"a}nde zu erreichen. Es wird der Einfluss der Legierungselemente Si und Mg in der Spritzschicht untersucht und beurteilt. Diese Legierungselemente der Spritzdr{\"a}hte bedingen Ver{\"a}nderungen der Spritzparameter, beeinflussen die sich bildende Schicht und den Verschleißwiderstand. Werden die gespritzten Schichten vor der Verschleißpr{\"u}fung zus{\"a}tzlich thermisch behandelt, ergeben sich gegen{\"u}ber den unbehandelten Proben bei identischer abrasiver Beanspruchung deutliche Ver{\"a}nderungen des Verschleißwiderstandes. Die thermisch abrasive Verschleißbeanspruchung f{\"u}hrt ebenfalls zu Ver{\"a}nderungen der Schichteigenschaften. Diese werden durch H{\"a}rtewerte und Schichtdickenmessungen quantifiziert. Die gespritzten thermisch un- und nachbehandelten Schichten werden zur Bestimmung des Verschleißwiderstandes einem thermisch abrasiven Strahlverschleißtest unterzogen. Die Verschleißuntersuchungen erfolgen vergleichend. Ergebnisse metallografischer Untersuchungen gestatten die Beurteilung und Bewertung der registrierten Verschleißwiderst{\"a}nde.}, language = {de} } @inproceedings{SerafinskiWinkelmannFranz, author = {Serafinski, Daniel and Winkelmann, Ralf and Franz, Roland}, title = {Vergleichende Verschleißuntersuchungen von dynamisch und gleitend beanspruchten, eisenbasierten Verbundschichtungen mit eingelagerten keramischen Hartstoffen}, series = {Werkstoffe und Werkstofftechnische Anwendungen, Tagungsband zum 17. Werkstofftechnischen Kolloquium, Chemnitz, 2014}, booktitle = {Werkstoffe und Werkstofftechnische Anwendungen, Tagungsband zum 17. Werkstofftechnischen Kolloquium, Chemnitz, 2014}, editor = {Wielage, Bernhard}, publisher = {TU Chemnitz, Fakult{\"a}t f{\"u}r Maschinenbau, Institut f{\"u}r Werkstoffwissenschaft und Werkstofftechnik}, address = {Chemnitz}, isbn = {978-3-00-046877-3}, pages = {113 -- 121}, abstract = {Die Integration von Hartstoffen in Verschleißschutzschichten wird herk{\"o}mmlich dann vorgenommen, wenn die Gr{\"o}ße angreifender Abrasive die Geometrie in situ gebildeter Hartphasen {\"u}berschreitet. Es wird davon ausgegangen, dass die Verschleißspur vom Hartstoff unterbrochen wird. Dies gelingt, wenn die H{\"a}rte des Hartstoffs gr{\"o}ßer ist als die H{\"a}rte des angreifenden Abrasivs. Unbeachtet bleiben bei diesen Betrachtungen die Art der Einbettung des Hartstoffes und seine Z{\"a}higkeit. Beide Aspekte k{\"o}nnen durch eine dynamische Beanspruchung der Schicht gut beurteilt werden. Vergleichende Verschleißuntersuchungen liefern bei Variation der Beanspruchung, des Hartstoffgehaltes, der Hartstoffart und der Eigenschaften der Verbindung zwischen Matrix und Hartstoff Hinweise auf die Eignung partikelverst{\"a}rkter Verschleißschutzschichten. Alternativ zu konventionellen Hartstoffen auf WxCy-Basis werden in den Beschichtungen Oxide als Hartstoffe eingebettet und der Verschleißwiderstand bei Variation der Beanspruchungsart bestimmt. Eine Oberfl{\"a}chenanalyse gestattet es, die Wirkungen der eingebetteten Hartstoffe infolge der Verschleißbeanspruchung zu beurteilen. Es werden Schlussfolgerungen zur Eignung eisenbasierter Verbundschichten mit eingelagerten keramischen Hartstoffen bei dynamischer Belastung abgeleitet.}, language = {de} } @misc{KilianKleinWinkelmannetal., author = {Kilian, Andr{\`e} and Klein, Thomas and Winkelmann, Ralf and Br{\"u}ck, Werner}, title = {Hochgeschwindigkeitsl{\"o}ten mit Flachdr{\"a}hten - Verfahrensentwicklung}, series = {Tagungsband zum 18. Werkstofftechnischen Kolloquium in Chemnitz, 10. und 11. M{\"a}rz 2016}, journal = {Tagungsband zum 18. Werkstofftechnischen Kolloquium in Chemnitz, 10. und 11. M{\"a}rz 2016}, editor = {Lampke, Thomas and Wagner, Guntram and Wagner, Martin Franz-Xaver}, publisher = {TU Chemnitz, Fakult{\"a}t f{\"u}r Maschinenbau, Institut f{\"u}r Werkstoffwissenschaft und Wertstofftechnik}, address = {Chemnitz}, isbn = {978-3-00-052212-3}, pages = {100 -- 109}, abstract = {Flachdr{\"a}hte werden in der Schweißtechnik h{\"a}ufig mit dem Ziel eingesetzt, die F{\"u}gegeschwindigkeit zu erh{\"o}hen. Demgegen{\"u}ber sind erhebliche Aufwendungen bzgl. der F{\"o}rderung dieser Dr{\"a}hte zu registrieren. Es galt, bei der realisierten L{\"o}ttechnologieentwicklung den Vorteil der hohen Geschwindigkeit zu nutzen und den Nachteil, die F{\"o}rderprobleme, zu korrigieren. Mittels 2-dimensionaler Hochgeschwindigkeitsaufnahmen sowie hoch aufl{\"o}sender U-I-t-Messungen werden deutliche Ver{\"a}nderungen der Struktur des Lichtbogens beim {\"U}bergang von Rund- zu Flachdr{\"a}hten nachgewiesen. Diese werden urs{\"a}chlich f{\"u}r die hohen einstellbaren F{\"u}gegeschwindigkeiten (ca. 3 m/min) interpretiert. Parameterstudien zum L{\"o}ten mit Al-Basis-Flachdr{\"a}hten komplettieren diese Angaben. Es werden Kennpunkte f{\"u}r die Definition der Maschinenkennlinie vorgestellt. Die hergestellten L{\"o}tverbindungen sind metallografisch beurteilt und ihre mechanischen Eigenschaften ermittelt worden. Ein Schwerpunkt der durchgef{\"u}hrten Arbeiten fokussiert auf die Anwendbarkeit des flachen Drahtes f{\"u}r die Herstellung von B{\"o}rdeln{\"a}hten mit m{\"o}glichst kleinem {\"O}ffnungswinkel und großer Anbindungsfl{\"a}che. Als Randbedingung war eine konkave Nahtgeometrie, mit dem Ziel Nacharbeiten zu reduzieren, definiert. Angaben zu Toleranzen und zum Auftreten von Spritzern sind erarbeitet. Es liegen Ergebnisse f{\"u}r die Herstellung von St-St-Verbindungen vor. Die Prozessstabilit{\"a}t konnte durch die Nutzung von Runddr{\"a}hten, welche {\"o}rtlich unmittelbar vor dem Lichtbogen zu Flachdr{\"a}hten umgeformt wurden, sowie durch die Anpassung der Energie{\"u}bertragung - der Stromkontaktd{\"u}se - erzielt werden. Es wird ein neues Drahtvorschubsystem vorgestellt.}, language = {de} } @inproceedings{RentropWinkelmann, author = {Rentrop, Sebastian and Winkelmann, Ralf}, title = {Metallschutzgas-L{\"o}ten beschichteter Stahl-Feinbleche mit Al-Basis-Zusatzwerkstoffen}, series = {Tagungsband zum 18. Werkstofftechnischen Kolloquium in Chemnitz, 10. und 11. M{\"a}rz 2016}, booktitle = {Tagungsband zum 18. Werkstofftechnischen Kolloquium in Chemnitz, 10. und 11. M{\"a}rz 2016}, editor = {Lampke, Thomas and Wagner, Guntram and Wagner, Martin Franz-Xaver}, publisher = {TU Chemnitz, Fakult{\"a}t f{\"u}r Maschinenbau, Institut f{\"u}r Werkstoffwissenschaft und Wertstofftechnik}, address = {Chemnitz}, isbn = {978-3-00-052212-3}, abstract = {Auf der Grundlage chemisch-metallurgischer Untersuchungen sowie technologischer Entwicklungen wurde ein Aluminium-Basis-Schweißzusatzwerkstoff mit dem Ziel entwickelt, ihn f{\"u}r die Herstellung von Stahl-Stahl-Verbindungen zu nutzen. Die gegen{\"u}ber der Anwendung konventioneller Cu-Basis-Lote deutlich geringeren F{\"u}getemperaturen und die sich daraus ableitenden Vorteile hinsichtlich der Bauteilgeometrie und dem Verzug werden vorgestellt. Hinzu kommt eine deutlich geringere Masse in der F{\"u}gezone, womit die Ambitionen nach Leichtbau unterst{\"u}tzt werden. Die in der F{\"u}gezone zu erwartenden spr{\"o}den Phasen, infolge der Kontaktierung des fl{\"u}ssigen Al-Zusatzwerkstoffes mit dem Stahlteil, sind durch die Anwendung geregelter Kurzlichtbogenprozesse in einer Kombination mit der Wechselstromtechnologie zu begrenzen. Metallografische Untersuchungen best{\"a}tigen dies. Die L{\"o}tparameter sind f{\"u}r die {\"u}blichen Blechdicken bis 1,5 mm und die {\"u}blichen Beschichtungsvarianten ermittelt. Es werden Ergebnisse zur Spalt{\"u}berbr{\"u}ckbarkeit und dem Versatz vorgestellt. Die L{\"o}tgeschwindigkeiten sind abh{\"a}ngig von den gew{\"u}nschten Verbindungseigenschaften und liegen im Bereich von 0,30 bis 1,2 m/min. Eine teilmechanisierte Verbindungsherstellung ist zu empfehlen. Die Untersuchungen zur Anwendung des entwickelten Zusatzwerkstoffes sind komplettiert durch die Herstellung von Aluminium-Aluminium-Verbindungen sowie von Mischverbindungen Aluminium-Stahl. Die Beurteilung der neu entwickelten Legierung f{\"u}r die Herstellung von Aluminium-Aluminium-Schweißverbindungen erfolgt vergleichend zu konventionell am Markt erh{\"a}ltlichen Qualit{\"a}ten - wie dem AlSi5 (A) und dem AlMg5 Cr (A). Als Beurteilungskriterien fungieren, neben der Prozessstabilit{\"a}t, auch die einstellbaren mechanischen Verbindungseigenschaften. Besondere Aufmerksamkeit kommt der schlagartigen Belastung von Verbindungen zu. Die Anwendbarkeit der entwickelten Al-Basis-Legierung f{\"u}r die Herstellung von Mischverbindungen Aluminium-Stahl wurde gepr{\"u}ft und beurteilt. Die f{\"u}r ihre Anwendung geeigneten technologischen Parameter werden vorgestellt. Es werden Scherzugfestigkeiten bis ca. 200 MPa registriert.}, language = {de} } @misc{RentropWinkelmann, author = {Rentrop, Sebastian and Winkelmann, Ralf}, title = {Metallschutzgas-L{\"o}ten beschichteter Stahl-Feinbleche mit Al-Basis-Zusatzwerkstoffen}, 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 = {Auf Grundlage chemisch-metallurgischer Untersuchungen sowie technologischer Entwicklungen wurde ein Aluminium-Basis-Schweißzusatzwerkstoff mit dem Ziel entwickelt, ihn f{\"u}r die Herstellung von Stahl-Stahl-Verbindungen zu nutzen. Gegen{\"u}ber der Anwendung konventioneller Kupfer-Basis-Lote ergeben sich deutlich geringere F{\"u}getemperaturen und damit Vorteile hinsichtlich der Bauteilgeometrie und dem Verzug. Hinzu kommt eine deutlich geringere Masse in der F{\"u}gezone, womit die Ambitionen nach Leichtbau unterst{\"u}tzt werden. Die in der F{\"u}gezone zu erwartenden spr{\"o}den Phasen, infolge der Kontaktierung des fl{\"u}ssigen Aluminium-Zusatzwerkstoffs mit dem Stahlteil, sind durch die Anwendung geregelter Kurzlichtbogenprozesse in einer Kombination mit der Wechselstromtechnologie zu begrenzen. Die L{\"o}tparameter sind f{\"u}r die {\"u}blichen Blechdicken bis 1,5 mm und die {\"u}blichen Beschichtungsvarianten ermittelt. Es werden Ergebnisse zur Spalt{\"u}berbr{\"u}ckbarkeit vorgestellt. Die L{\"o}tgeschwindigkeiten sind abh{\"a}ngig von den gew{\"u}nschten Verbindungseigenschaften und liegen im Bereich von 0,30 m/min bis 0,9 m/min. Eine teilmechanisierte Verbindungsherstellung ist zu empfehlen. Die Untersuchungen zur Anwendung des entwickelten Zusatzwerkstoffs sind komplettiert durch die Herstellung von Aluminium-Aluminium-Verbindungen sowie von Mischverbindungen Aluminium-Stahl. Die Beurteilung der neuentwickelten Legierung f{\"u}r die Herstellung von Aluminium-Aluminium-Schweißverbindungen erfolgt vergleichend zu konventionell am Markt erh{\"a}ltlichen Qualit{\"a}ten, wie dem AlSi5(A) und dem AlMg4,5Mn(A). Als Beurteilungskriterien fungieren neben der Prozessstabilit{\"a}t auch die einstellbaren mechanischen Verbindungseigenschaften. Besondere Aufmerksamkeit kommt der schlagartigen Belastung von Verbindungen zu. Unter Anwendung von geeigneten technologischen Parametern eignet sich die Aluminium-Basis-Legierung f{\"u}r die Herstellung von Mischverbindungen Aluminium-Stahl, wobei Scherzugfestigkeiten bis etwa 200 MPa gemessen werden.}, language = {de} } @inproceedings{SerafinskiWinkelmann, author = {Serafinski, Daniel and Winkelmann, Ralf}, title = {Thermische - und metallurgische Best{\"a}ndigkeit von WxCy-Hartstoffen}, series = {Verschleißschutz von Bauteilen durch Auftragschweißen, 11. Fachtagung Verschleißschutz von Bauteilen durch Auftragschweißen, Halle (Saale), 2016}, booktitle = {Verschleißschutz von Bauteilen durch Auftragschweißen, 11. Fachtagung Verschleißschutz von Bauteilen durch Auftragschweißen, Halle (Saale), 2016}, publisher = {DVS-Verlag}, address = {Halle (Saale)}, pages = {45 -- 51}, abstract = {Um die Verschleißschutzwirkung von Beschichtungen gegen{\"u}ber angreifenden Abrasiva zu erh{\"o}hen, k{\"o}nnen in diese Hartstoffe eingebettet werden. Ein hierf{\"u}r sehr h{\"a}ufig angewandter Hartstoff ist das Wolframkarbid. Es wird in differierenden Konstellationen angeboten und durch technologische Maßnahmen kontinuierlich verbessert. Die Gr{\"o}ße der Karbide, die hohe H{\"a}rte und die Z{\"a}higkeit sind Eigenschaften, die diesem Hartstoff eine vordergr{\"u}ndige Bedeutung einr{\"a}umen. Nachteilig ist die begrenzte thermische und metallurgische Beanspruchbarkeit. Die thermische Beanspruchbarkeit wird bei Variation der Hartstoffkonfiguration sowie der Atmosph{\"a}re gemessen. Schweißversuche bei Variation der Energief{\"u}hrung und deren Auswertung liefern Hinweise zur metallurgischen Beanspruchbarkeit. Erkl{\"a}rungen werden durch chemisch-metallografische Untersuchungen gesucht. Verschleißmessungen komplettieren die Untersuchungsergebnisse.}, language = {de} } @inproceedings{RosertWinkelmannHerrmannetal., author = {Rosert, Reinhard and Winkelmann, Ralf and Herrmann, J{\"o}rg and Stenzel, Peter}, title = {F{\"u}lldrahtelektroden - Anwendungsempfehlungen f{\"u}r Beschichtungen}, series = {Verschleißschutz von Bauteilen durch Auftragschweißen, 11. Fachtagung Verschleißschutz von Bauteilen durch Auftragschweißen, Halle (Saale), 2016}, booktitle = {Verschleißschutz von Bauteilen durch Auftragschweißen, 11. Fachtagung Verschleißschutz von Bauteilen durch Auftragschweißen, Halle (Saale), 2016}, publisher = {DVS-Verlag}, address = {D{\"u}sseldorf}, pages = {18 -- 26}, abstract = {Dieser Beitrag liefert einen {\"U}berblick {\"u}ber die Ergebnisse von Arbeiten, welche von den Mitgliedern der Arbeitsgruppe AG V 2.7 des Ausschuss f{\"u}r Technik (AfT) im Deutschen Verband f{\"u}r Schweißen und verwandte Verfahren (DVS e.V.) geleistet wurden. Es werden Informationen zum Aufbau, der Kennzeichnung, der chemischen Konfiguration und der Anwendung von F{\"u}lldrahtelektroden, die f{\"u}r das Auftragschweißen, das Puffern, das formgebende Schweißen oder auch f{\"u}r die additive Fertigung benutzt werden, vorgestellt. Die Ausf{\"u}hrungen betreffen selbstsch{\"u}tzende F{\"u}lldrahtelektroden. Die Herstellung und Nutzung dieser F{\"u}lldrahtelektroden steht im Fokus dieser Arbeit. Hinzu kommen Ausf{\"u}hrungen zu Unregelm{\"a}ßigkeiten, die den Praktiker dabei unterst{\"u}tzen sollen, eine Beurteilung von auftraggeschweißten Beschichtungen durchzuf{\"u}hren. Hinweise zur Vermeidung von Unregelm{\"a}ßigkeiten helfen dem Beschichter, die Qualit{\"a}t zu verbessern. Die hier vorgestellten Ergebnisse sind in den DVS-Merkbl{\"a}ttern 0941-6 und 0945-2 ber{\"u}cksichtigt. Es handelt sich um grundlegendes Wissen. Erst auf dieser Basis wird es m{\"o}glich, Beschichtungen auf hohem technischen Niveau herzustellen. Um das erlangte Niveau kontinuierlich zu verbessern, bedarf es der Verbreitung des vorhandenen Wissens und der Erkenntniserweiterung. Hierzu geh{\"o}ren auch die weiteren Aktivit{\"a}ten der Mitglieder der AG V 2.7, wie die Erstellung von Ausbildungsunterlagen}, language = {de} } @misc{WinkelmannKilianSerafinski, author = {Winkelmann, Ralf and Kilian, Andr{\`e} and Serafinski, Daniel}, title = {Fl{\"u}ssigkeitsstrahll{\"o}ten - ein Verfahren zur Herstellung von Verbindungen an extrem d{\"u}nnen Bauteilen}, series = {Przegląd Spawalnictwa}, volume = {88}, journal = {Przegląd Spawalnictwa}, number = {9}, issn = {0033-2364}, pages = {9 -- 13}, abstract = {Das Automobil der Zukunft muss die wachsenden gesellschaftlichen Erwartungen im Hinblick auf Energieeffizienz, Kraftstoffverbrauch, Klimaschutz, Sicherheit, Komfort und Nachhaltigkeit erf{\"u}llen. Dem Leichtbau kommt dabei eine besondere Rolle zu. Neuere Entwicklungen gestatten es, dem Endanwender - der Mobilit{\"a}t produzierenden Industrie - bereits mit vorgefertigten Leichtbauverbundwerkstoffen, den Stahl-Kunststoff-Stahl-Verbundwerkstoffen, zu arbeiten. Diese neuen Stahl-Kunststoff-Stahl-Verbundwerkstoffe intelligent zu nutzen, erfordert geeignete F{\"u}getechnologien. Das tragf{\"a}hige Verbinden von Stahl-Kunststoff-Stahl-Verbundwerkstoffen unter Beibehaltung des Multimaterialkonzeptes wird zum zentralen Baustein der Realisierung von Leichtbau. Ziel des Beitrages ist es, eine neuartige, effiziente F{\"u}getechnologie zur Herstellung von Karosseriekomponenten mit Stahl-Kunststoff-Stahl-Verbundwerkstoffen und konventionellen St{\"a}hlen durch den Einsatz thermischer Energie in Form eines metallischen Fl{\"u}ssigkeitsstrahles vorzustellen.}, language = {de} } @inproceedings{MartensKleinBruecketal., author = {Martens, Christian and Klein, Thomas and Br{\"u}ck, Werner and Winkelmann, Ralf}, title = {Lichtbogenl{\"o}ten mit thermo-mechanisch vorbehandelten Al-Basis-Zusatzwerkstoffen}, series = {Tagungsband zum 18. Werkstofftechnischen Kolloquium in Chemnitz, 10. und 11. M{\"a}rz 2016}, booktitle = {Tagungsband zum 18. Werkstofftechnischen Kolloquium in Chemnitz, 10. und 11. M{\"a}rz 2016}, editor = {Lampke, Thomas and Wagner, Guntram and Wagner, Martin Franz-Xaver}, publisher = {TU Chemnitz, Fakult{\"a}t f{\"u}r Maschinenbau, Institut f{\"u}r Werkstoffwissenschaft und Wertstofftechnik}, address = {Chemnitz}, isbn = {978-3-00-052212-3}, abstract = {Der Prozess des Lichtbogenl{\"o}tens mit Al-Basis-Zusatzwerkstoffen ist in der Fertigungsindustrie stark verbreitet. Trotz alledem stellt die begrenzte Nutzungsdauer der Al-Basis-Zusatzwerkstoffe infolge der Oxidation noch heute ein erhebliches Problem dar. Hinzu kommt, dass die sich bildende Oxidschicht ein sehr guter Speicher f{\"u}r Wasserstoff, welches wiederum Poren in L{\"o}tungen verursacht, ist. Ziel der durchgef{\"u}hrten Entwicklung war es, durch eine Reduzierung und Vergleichm{\"a}ßigung der Oxidschicht die Porosit{\"a}t der Verbindungen zu reduzieren, die Nutzungsdauer zu erh{\"o}hen sowie Reproduzierbare der Verbindungen zu verbessern. Zum Erreichen dieser Ziele wurde eine kompakte, unmittelbar am Schweißger{\"a}t befindliche Drahtreinigungs- und -aktivierungseinheit entwickelt. Die Drahtreinigung erfolgt thermo-mechanisch mit einem {\"u}bertragenen Plasmastrahl. Genutzt wird der Effekt der Entladung von Gas- und Metallionen an dem zu reinigenden Draht. Die Oberfl{\"a}che des Drahtes wird aktiviert und die Oxidschicht sowie auch der Wasserstoffanteil reduziert. Nach der Plasmareinigung angelagerte Partikel werden mechanisch vom Draht entfernt. Die entscheidenden Parameter der Drahtreinigung sind die Stromst{\"a}rke, der Abstand zwischen Draht und Wolfram- Elektrode, der Schutzgasstrom (Argon) und die Drahtgeschwindigkeit. Stromst{\"a}rke und Drahtgeschwindigkeit nehmen Einfluss auf die eingebrachte Energie pro Streckensegment. Der Abstand der Elektrode nimmt Einfluss auf die Form und {\"U}bertragung der Energie des Plasmas. Als Resultat der Drahtreinigung und -aktivierung konnte eine deutliche Reduzierung der Porosit{\"a}t in den Verbindungen beobachtet werden. Dies f{\"u}hrt zu einer erh{\"o}hten mechanischen Beanspruchbarkeit der Verbindungen. Die starke Schmauchbildung von Al-Mg-Basis-Dr{\"a}hten beim L{\"o}ten mit Al-Mg-Basis-Dr{\"a}hten wurde deutlich reduziert. Das Zusetzen der Stromkontaktd{\"u}se konnte reduziert und deren Lebensdauer somit erh{\"o}ht werden. Die Zahl der Prozessunterbrechungen wird somit verringert und ein prozesssicheres Arbeiten erm{\"o}glicht.}, language = {de} } @techreport{WinkelmannKilianBuerkneretal., author = {Winkelmann, Ralf and Kilian, Andr{\`e} and B{\"u}rkner, Gunnar and Alaluss, Khaled}, title = {Entwicklung einer Technologie zum thermischen F{\"u}gen beschichteter Stahl/Kunststoff/Stahl-Verbundwerkstoffe - Spray-Brazing -}, publisher = {Verlag und Vertriebsgesellschaft mbH}, address = {D{\"u}sseldorf}, isbn = {978-3-946885-06-1}, pages = {106}, abstract = {Das Automobil der Zukunft muss die wachsenden gesellschaftlichen Erwartungen im Hinblick auf Energieeffizienz, Kraftstoffverbrauch, Klimaschutz, Sicherheit, Komfort und Nachhaltigkeit erf{\"u}llen. Dem Leichtbau kommt dabei eine besondere Rolle zu. Neuere Entwicklungen gestatten es, dem Endanwender - der Mobilit{\"a}t produzierenden Industrie - bereits mit vorgefertigten Leichtbauverbundwerkstoffen, den Stahl-Kunststoff-Stahl-Verbundwerkstoffen, zu arbeiten. Diese neuen Stahl-Kunststoff-Stahl-Verbundwerkstoffe intelligent zu nutzen, erfordert geeignete F{\"u}getechnologien. Ziel des Vorhabens ist daher die Entwicklung einer neuen F{\"u}getechnologie zur Herstellung von Karosseriekomponenten mit Stahl/Kunststoff/Stahl-Verbundwerkstoffen und verschiedenen Werkstoffen durch den Einsatz von thermischer Energie in Form nicht {\"u}bertragener Lichtb{\"o}gen und der Laserstrahlung. Angestrebt wird die Herstellung von metallischen, dichten linienf{\"o}rmigen Verbindungen zwischen Stahl-Kunststoff-Stahl-Verbundwerkstoffen und verzinkten St{\"a}hlen bei F{\"u}gegeschwindigkeiten bis 4m/min mit folgenden Eigenschaften: Zugfestigkeiten > 100 MPa, keine Delamination des Stahl-Kunststoff-Stahl-Verbundes sowie eine gleichm{\"a}ßige konkave Nahtgeometrie. Eine Delamination des Polymers infolge der Verbindungsherstellung ist zu vermeiden. Es sollen mit der Nutzung von Lichtbogenl{\"o}t- und Laserprozessen die Vorteile dieser Technologie, wie die problemlose Integration in die Roboterfertigung (hoher Automatisierungsgrad), nur einseitige Zug{\"a}nglichkeit (gegen{\"u}ber Clinchen oder Stanznieten), spalt- und positionstolerant (Erstarrungsbedingungen) sowie keine aufwendigen Vorbehandlung und l{\"a}ngeres Fixieren (gegen{\"u}ber Kleben) erhalten bleiben. Im Rahmen dieser Arbeit wurde f{\"u}r die Herstellung metallischer dichter artgleicher Verbindungen zu Stahl-Kunststoff-Stahl-Verbundwerkstoffen mit extrem d{\"u}nnen Einzelblechlagen das Fl{\"u}ssigkeitsstrahll{\"o}ten entwickelt. Erforderlich sind eine Verfl{\"u}ssigung des Lotzusatzwerkstoffes, die Aktivierung der F{\"u}gestelle sowie die pr{\"a}zise Einhaltung eines Temperaturregimes, um delaminationsfreie F{\"u}gungen herzustellen. Die Nutzung der Induktion ist eine M{\"o}glichkeit, den Zusatzwerkstoff zu verfl{\"u}ssigen. Um die angestrebten hohen L{\"o}tgeschwindigkeiten von ca. 4 m/min zu erzielen, bedarf es einer sicheren Aktivierung der F{\"u}gestelle. Die Laserstrahlung ist hierf{\"u}r geeignet. Neben der Zielstellung, bei hohen F{\"u}gegeschwindigkeiten delaminationsfreie Verbindungen herzustellen, waren als Randbedingung Verbindungsfestigkeiten definiert, die deutlich {\"u}ber denen von Klebungen liegen. Dies konnte sicher erreicht werden. Weiterhin wurde eine konkave Nahtgeometrie erzielt. Das entwickelte Fl{\"u}ssigkeitsstrahll{\"o}ten ist geeignet, um Verbindungen zu extrem d{\"u}nnen Bauteilen herzustellen. Delaminationen des Stahl-Kunststoff-Verbundes sind vermeidbar. Die Festigkeit der Verbindung liegt bei ca. 100 MPa. Weiterhin wurden zur Charakterisierung der hergestellten Verbindungen korrosive und metallografische Pr{\"u}fungen herangezogen. Alle Untersuchungsergebnisse wurden in dieser Arbeit zusammengefasst.}, language = {de} } @inproceedings{KruegerWinkelmann, author = {Kr{\"u}ger, David and Winkelmann, Ralf}, title = {Punktuelle Faserverbund-Metall-Verbindungen und deren Pr{\"u}fung}, 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}, publisher = {Eigenverlag}, address = {Chemnitz}, isbn = {978-3-00-055705-7}, pages = {469 -- 476}, abstract = {Der konsequente Leichtbau bedingt die Anwendung von Werkstoffen differierender Eigenschaften, es ergeben sich Multimaterialkonzepte. Die Umsetzung dieser Konzepte erfordert allerdings tragf{\"a}hige Verbindungen. Gute Voraussetzungen hierf{\"u}r bietet die mechanische F{\"u}getechnik, da z.B. differierende thermische Eigenschaften der Grundwerkstoffe gut kompensiert werden k{\"o}nnen. Allerdings setzt ihre Anwendung eine Verformbarkeit der zu verbindenden Teile in der F{\"u}gestelle voraus. Die Verformbarkeit ist bei den Faserverbundwerkstoffen nur begrenzt gegeben. Aus diesem Grund wurden M{\"o}glichkeiten der thermischen und thermo-mechanischen Vorbehandlung der F{\"u}gestelle mit dem Ziel untersucht, hoch belastbare punktuelle Verbindungen herzustellen. Neben konventionellen Energiequellen, wie erw{\"a}rmte Gase, der Induktion und der Widerstandserw{\"a}rmung, wurden bei den durchgef{\"u}hrten Untersuchungen Laser ber{\"u}cksichtigt. Auch Varianten der mechanischen und thermische Verfahren wie das thermisch unterst{\"u}tzte Vorlochen wurden hinsichtlich der Erzielung hoher Verbindungsfestigkeiten untersucht. Durch die thermo-mechanische Vorbehandlung der F{\"u}gestelle konnte eine Verdopplung der f{\"u}r die Zerst{\"o}rung der Verbindung notwendigen Scherzugkr{\"a}fte gegen{\"u}ber den konventionellen stanzgenieteten Verbindungen erzielt werden. Die mechanischen Eigenschaften der hergestellten Verbindungen wurden mit dem Ziel der Beurteilung der benutzten Verbindungstechnologie bestimmt. Metallografische Untersuchungen helfen, das Ergebnis der mechanischen Pr{\"u}fungen besser zu verstehen. Schlussendlich wurden Korrosionsuntersuchungen durchgef{\"u}hrt. Zur Anwendung kamen dabei auch beschichtete Verbindungselemente. Neben der visuellen Pr{\"u}fung der Korrosionsbest{\"a}ndigkeit wurden in der Beurteilung auch Ver{\"a}nderungen der mechanischen Verbindungseigenschaften ber{\"u}cksichtigt. Das Ergebnis der durchgef{\"u}hrten Untersuchungen ist eine Technologie, mit welcher reproduzierbar Verbindungen hergestellt werden k{\"o}nnen.}, language = {de} } @inproceedings{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 = {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 = {258 -- 269}, abstract = {Die Herstellung punktueller Verbindungen an Leichtbauwerkstoffen wie Aluminium (Al) mit dem konventionellen Widerstandspunktschweißen f{\"u}hrt zu sehr intensiven Reaktionen zwischen dem Elektroden- und dem Substratwerkstoff. Diffusionsprozesse beeinflussen die Oberfl{\"a}chen der Elektroden, was wiederum eine {\"A}nderung der Schweißpunkteigenschaften bedeutet, so dass bereits nach der Herstellung weniger Verbindungen Nacharbeiten an der Elektrode notwendig werden. Eine M{\"o}glichkeit diese Reaktionen zu reduzieren, wird in der Ber{\"u}cksichtigung von Elektrodenwerkstoffen erwartet, deren Affinit{\"a}t zu Al gering ist. Neben diesem Kriterium m{\"u}ssen jedoch auch die thermischen und elektrischen Eigenschaften der Werkstoffe bei der Auswahl ber{\"u}cksichtigt werden. Hinzu kommt, dass eine sichere und effektiv herzustellende Verbindung zum Elektrodenwerkstoff Kupfer erforderlich ist. Als Ergebnis der {\"U}berpr{\"u}fung und Wichtung der elektrischen und thermischen Eigenschaften technisch interessanter Werkstoffe unter Beachtung wirtschaftlicher Aspekte wurden in den durchgef{\"u}hrten Untersuchungen die Werkstoffe Grafit, Wolfram und Molybd{\"a}n ber{\"u}cksichtigt. Zus{\"a}tzlich erfolgte die {\"U}berpr{\"u}fung PVD-beschichteter Cu-Elektroden. Mittels Langzeituntersuchungen sind Angaben zur Eignung der Werkstoffe realisiert. Eine sehr große Herausforderung betraf die Herstellung von Verbindungen zwischen den nicht bzw. kaum mit Al reagierenden Werkstoffen und dem Cu 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. Die Ergebnisse der durchgef{\"u}hrten Untersuchungen sind eine gute Voraussetzung daf{\"u}r, eine Vervielfachung der Anzahl gleichartiger Punkte setzen zu k{\"o}nnen und somit die Leichtbaubestrebungen zu unterst{\"u}tzen.}, language = {de} } @inproceedings{KilianWinkelmann, author = {Kilian, Andr{\`e} and Winkelmann, Ralf}, title = {L{\"o}ten von Stahl-Kunststoff-Stahl-Verbundwerkstoffen}, 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 = {247 -- 257}, abstract = {Der konsequente Leichtbau ist eine zwingende Voraussetzung, um den wachsenden gesellschaftlichen Erwartungen an Energieeffizienz, Klimaschutz, Kraftstoffverbrauch, Komfort und Nachhaltigkeit zu entsprechen. Mit den entwickelten Stahl-Kunststoff-Stahl-Verbundwerkstoffen existieren neue Werkstoffe, welche ein hohes Leichtbaupotenzial aufweisen. Diese Werkstoffe gestatten es dem Endanwender - der Mobilit{\"a}t produzierenden Industrie -, mit vorgefertigten Leichtbauverbundwerkstoffen zu arbeiten. Diese neuen Stahl-Kunststoff-Stahl-Verbundwerkstoffe intelligent zu nutzen, erfordert geeignete F{\"u}getechnologien. Das tragf{\"a}hige Verbinden von Stahl-Kunststoff-Stahl-Verbundwerkstoffen unter Beibehaltung des Multimaterialkonzeptes wird zum zentralen Baustein der Realisierung von Leichtbau. Werden zus{\"a}tzlich Ziele wie F{\"u}gegeschwindigkeiten von 4 m/min, unmittelbare Weiterverarbeitung der gef{\"u}gten Teile, keine negative Beeinflussung des Stahl-Kunststoff-Verbundes, metallische und dichte Verbindungen, Prozesssicherheit und h{\"o}chste {\"a}sthetische Zielstellungen formuliert, bedarf es der Entwicklung einer neuen F{\"u}getechnologie. Konventionelle thermische Verfahren wurden {\"u}berpr{\"u}ft und als nur begrenzt anwendbar beurteilt. Es ist notwendig, die z. Zt. minimale thermische Prozessenergie um ca. 2/3 zu reduzieren. Dies gelingt durch die energetische Trennung des Lotaufschmelzprozesses vom Bauteilaktivierungsprozess. Unabh{\"a}ngig davon muss mit niedrig schmelzenden Loten auf Sn-Zn-Basis gearbeitet werden. Die Aktivierung der Oberfl{\"a}che der zu verbindenden Substrate kann mit Flussmitteln, aber auch mittels Laserstrahlung erfolgen. Auch Lichtb{\"o}gen wurden untersucht. Diese k{\"o}nnen jedoch in dem angestrebten Geschwindigkeitsbereich nicht prozesssicher benutzt werden. Am Beispiel der Herstellung von B{\"o}rdeln{\"a}hten wird die Anwendbarkeit des Fl{\"u}ssigkeitsstrahll{\"o}tens mit Laserunterst{\"u}tzung vorgestellt. Werden die Stahl-Kunststoff-Stahl-Verbundwerkstoffe an massive Teile gel{\"o}tet, muss zus{\"a}tzlich die differierende W{\"a}rmeleitung ber{\"u}cksichtigt werden. Dieser Einfluss wird bei der Positionierung der beiden Energiequellen beachtet. Die Eigenschaften der hergestellten Verbindungen wurden physikalisch und metallografisch bewertet. Eine Methode der Beurteilung von Delaminationen war zu entwickeln.}, language = {de} } @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} } @inproceedings{WinkelmannPokhmurska, author = {Winkelmann, Ralf and Pokhmurska, Hanna}, title = {The protection against spray wear using pseudoalloys applied with the method of spraying}, series = {ITSC 2017 - International Thermal Spray Conference \& Exposition, D{\"u}sseldorf, Germany, 2017 Conference Abstracts}, booktitle = {ITSC 2017 - International Thermal Spray Conference \& Exposition, D{\"u}sseldorf, Germany, 2017 Conference Abstracts}, publisher = {DVS Media GmbH}, address = {D{\"u}sseldorf}, isbn = {978-3-96144-000-9}, pages = {9 -- 10}, abstract = {An important parameter that affects the protection from wear and tear, is the geometric structure of the abrasive causing the destruction. The equivalent diameter of the particles of the primary influence on protection from wear and tear must be greater than the width of the particle of the crushed abrasive. Here also belongs the requirement for the distribution of the particles inside the matrix was more uniform and dense. The use of solid materials gives this possibility only in the certain circumstances, therefore, it is necessary to use pseudoalloys. Pseudoalloys can be obtained by means of thermomechanical processing of the conventional layers deposited by means of spraying. The particles of the solid material charged with kinetic energy are applied to the heated layers, and they penetrate into inside. Under the influence of the heat energy inside the layers suitable for this, the additional reaction between the substrate and the layer takes place, thus improving the adhesion of the layers. The appropriate regulations were developed, and the reproducible stratification appeared caused by spraying, that is pseudoalloys. A positive consequence of the inclusion of the particles of a solid ceramic material into the spayed layer is the emergence of the current when compressed. The result of the research of the parameters are the optimal performance indexes, optimization criterion served as an indicator of the intensity of the wear. Manufactured pseudoalloys underwent checking in terms of spray wear. The study of spray wear was carried out at the temperatures up to 750 °C and speed load amounted to 37.5 m/s. The silica sand fractions + 150-212 μm was used as an abrasive. As the covering material the alloys based on aluminum were used. In the places of transition to the substrate the multiphase alloys of the system Fe-Al are formed. It is advisable to use layers with a high iron content to prevent the loose and destruction.}, language = {en} } @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} } @inproceedings{RingFischerJostetal., author = {Ring, Uwe and Fischer, Peter and Jost, Gregor and Winkelmann, Ralf}, title = {Expositionsreduzierte Herstellung korrosionsbest{\"a}ndiger Beschichtungen}, series = {Tagungsband zum 20. Werkstofftechnischen Kolloquium, Chemnitz, 2018}, booktitle = {Tagungsband zum 20. Werkstofftechnischen Kolloquium, Chemnitz, 2018}, editor = {Lampke, Thomas and Wagner, Guntram and Wagner, Martin Franz-Xaver}, publisher = {Eigenverlag, Chemnitz}, address = {Chemnitz}, isbn = {978-3-00-058901-0}, pages = {84 -- 94}, abstract = {Das Lichtbogen-Draht-Spritzen mit Zink (Zn)-Basis-Werkstoffen ist eine g{\"a}ngige Technologie zur Herstellung korrosionsbest{\"a}ndiger Beschichtungen. Die hergestellten Schichten haben sich bei einer Vielzahl moderater korrosiver Beanspruchungen bew{\"a}hrt. Weniger positiv wird die Technologie hinsichtlich der Overspray-Verluste und der Belastung der Ausf{\"u}hrenden sowie der Umwelt durch Zink-Rauch beurteilt. Um diese Nachteile zu reduzieren und gleichzeitig die Korrosionsbest{\"a}ndigkeit der Beschichtungen zu erh{\"o}hen, wurden das Fl{\"u}ssigkeitsspritzen entwickelt und neue Werkstoffe qualifiziert. Es galt, eine geeignete Apparatur zu konzipieren, zu konstruieren, zu fertigen und zu erproben. Die Prozesstemperatur war unterhalb der Sublimationstemperatur des Zusatzwerkstoffes einzustellen. Es wurden Spritzparameter bestimmt, die zu hoch duktilen, sehr dichten und korrosionsbest{\"a}ndigen Schichten f{\"u}hrten. Die Overspray-Verluste liegen deutlich unter 20 \% und die Emission von Zink-Rauch ist extrem gering. Dieses Verfahren bietet sehr gute Voraussetzungen daf{\"u}r, auch nicht zu Dr{\"a}hten verarbeitbare Werkstoffe f{\"u}r die Herstellung gespritzter Schichten nutzen zu k{\"o}nnen. Somit wird die Palette spritzbarer Werkstoffe deutlich erweitert und den Forderungen nach h{\"o}herer Korrosionsbest{\"a}ndigkeit der Beschichtung besser entsprochen.}, language = {de} } @inproceedings{KilianRogovitsWinkelmann, author = {Kilian, Andr{\`e} and Rogovits, Rainer and Winkelmann, Ralf}, title = {Dichte, fl{\"a}chige, punktuell verst{\"a}rkte Verbindungen an beschichteten Bauteilen}, series = {Tagungsband zum 20. Werkstofftechnischen Kolloquium, Chemnitz, 2018}, booktitle = {Tagungsband zum 20. Werkstofftechnischen Kolloquium, Chemnitz, 2018}, editor = {Lampke, Thomas and Wagner, Guntram and Wagner, Martin Franz-Xaver}, publisher = {Eigenverlag, Chemnitz}, address = {Chemnitz}, isbn = {978-3-00-058901-0}, pages = {284 -- 294}, abstract = {Das thermische F{\"u}gen aber auch das Kleben von Bauteilen f{\"u}hrt zu einer bzw. erfordert eine Zerst{\"o}rung der Beschichtung im Bereich der Verbindung. Es wird in diesem Bereich ein Nachbeschichten notwendig. Dieser Prozess ist eine technische Herausforderung, da die h{\"a}ufig existierende Forderung nach optisch einwandfreien Oberfl{\"a}chen kaum garantiert werden kann. Technisch und wirtschaftlich bedeutend sind diese Probleme besonders bei der Herstellung von Verbindungen an endbeschichten Bauteilen. Dieser Beitrag stellt eine M{\"o}glichkeit vor, Bauteile mit einer Polymerbeschichtung zu f{\"u}gen, ohne die Beschichtung im Sichtbereich zu beeinflussen. Es wurde eine Beschichtung entwickelt, welche außer den {\"u}blichen Aufgaben, wie Korrosionsschutz, Design usw., selbst die Basis f{\"u}r eine Verbindungsherstellung ist und somit eine weitere Funktion {\"u}bernimmt. Die Anregung, eine Verbindung einzugehen, erfolgt durch thermo-mechanische Energie. Auf Klebstoffe wird komplett verzichtet. Es sind dichte, fl{\"a}chige Verbindungen herstellbar, welche punktuell unterst{\"u}tzt werden k{\"o}nnen. Die Qualifizierung des Clinchens f{\"u}r die Herstellung von punktuellen Verbindungen erfordert neben der Werkzeuganpassung auch eine hohe Dehnbarkeit der Beschichtung. Verfahrensparameter werden ebenso wie die Verbindungseigenschaften, einschließlich deren Ver{\"a}nderungen, infolge korrosiver Beanspruchung vorgestellt.}, language = {de} }