@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{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{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} } @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} } @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} } @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} } @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} } @inproceedings{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 = {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 = {295 -- 305}, abstract = {Die Herstellung punktueller 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 ggf. vorgesehenen Barriereschichten. Untersucht wurden die Ver{\"a}nderungen infolge der Verbindungsherstellung an konventionellen Cu-Basis-Elektroden sowie die Wirkung von Barriereschichten. Die Nutzung von Barriereschichten erfordert eine Parameteranpassung, dies erfolgte in Vorversuchen. 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} } @inproceedings{SchreiberErpelAllebrodtetal., author = {Schreiber, Frank and Erpel, Tim and Allebrodt, Benedikt and Wilden, Johannes and Winkelmann, Ralf}, title = {Korrosions- und Verschleißschutz - Trends und Anwendungsbereiche durch den Einsatz des MSG-Schweißens und seiner Varianten}, series = {DVS Berichte, DVS Congress - Große Schweißtechnische Tagung - DVS-Studentenkongress, D{\"u}sseldorf 26.-29.9.2017}, booktitle = {DVS Berichte, DVS Congress - Große Schweißtechnische Tagung - DVS-Studentenkongress, D{\"u}sseldorf 26.-29.9.2017}, publisher = {DVS Media GmbH}, address = {D{\"u}sseldorf}, isbn = {978-3-96144-008-5}, pages = {257 -- 263}, abstract = {Durch Verschleiß und Korrosion an Maschinen und Bauteilkomponenten des Anlagenbaus, z. B. bei Anlagen im Bergbau oder zur Erzaufbereitung werden erhebliche volkswirtschaftliche Verluste verursacht. Eine wirtschaftliche und effektive Schutzmaßnahme technischer Funktionsoberfl{\"a}chen stellt nach wie vor das Auftragschweißen dar. Insbesondere Hochleistungsverfahren, wie Plasma-Pulver-(PTA)- und Laser-Pulver-(LPA) Auftragschweißen, wer-den aufgrund ihrer mittlerweile hohen Abschmelzleistungen verbunden mit einer hohen Schichtqualit{\"a}t vermehrt eingesetzt und verdr{\"a}ngen zunehmend das klassische Metall-Schutzgas-(MSG)-Auftragschweißen. Innovative Verfahrensvarianten des MSG-Schweißens, wie das Schweißen mit geregelten Kurzlichtb{\"o}gen oder das AC-MSG-Schweißen, wurden in den letzten Jahren speziell f{\"u}r das Auftragschweißen untersucht und k{\"o}nnen eine wirtschaftliche Alternative zu Plasma- und Laserprozessen darstellen. Anwendungsorientiert werden im Rahmen des Beitrags am Beispiel des Einsatzes typischer Verschleißschutzlegierungen auf Eisen-, Nickel- und Kobaltbasis die MSG-Varianten vorgestellt und Laser- sowie Plasma-Pulver-Auftragschweißungen gegen{\"u}bergestellt.}, 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} } @misc{ScheibeWinkelmann, author = {Scheibe, Karsten and Winkelmann, Ralf}, title = {Quantitative Analyse der Reaktionen von WxCy-Hartstoffen in auftragsgeschweißten metallischen Beschichtungen}, series = {Tagungsband zum 21. Werkstofftechnischen Kolloquium am 06. und 07.03.2019, Chemnitz, 2019}, journal = {Tagungsband zum 21. Werkstofftechnischen Kolloquium am 06. und 07.03.2019, Chemnitz, 2019}, 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 = {978-3-00-062158-1}, issn = {1439-1597}, pages = {254 -- 267}, abstract = {Die tribologischen Merkmale der durch Auftragschweißen hergestellten Beschichtungen ergeben sich aus den Eigenschaften der Grund- und Zusatzwerkstoffe, den Beschichtungsparametern sowie deren Wechselwirkungen. Ver{\"a}nderungen dieser Parameter werden zwangsl{\"a}ufig Ver{\"a}nderungen der tribologischen Merkmale verursachen. Diese sind gut durch vergleichend durchgef{\"u}hrte Verschleißpr{\"u}fungen zu beurteilen, wobei Ergebnisse wie die Verschleißrate streng genommen nur f{\"u}r die beurteilte Beanspruchungssituation gelten. Metallografische Untersuchungen sollen helfen, Erkl{\"a}rungen f{\"u}r die registrierten Verschleißraten einschließlich deren Ver{\"a}nderungen zu finden. Sie sollten daher ebenfalls vergleichbare Angaben liefern. Bei Metall-Matrix-Compositen (MMC) k{\"o}nnen verschiedene Kriterien (z.B. Aufl{\"o}sung der Hartstoffe, Struktur der Aufl{\"o}sung, Einbettung, Saum des Hartstoffs, sich bildende neue Gef{\"u}ge und deren Eigenschaften) genutzt werden, um tribologische Merkmale zu quantifizieren. Ziel der durchgef{\"u}hrten Untersuchungen ist es, einen Beitrag zur Objektivierung metallografischer Untersuchungen zu liefern. Es sollen im Zusammenwirken von klassischer Metallografie, Bildanalyse und Verschleißuntersuchungen Erkl{\"a}rungen f{\"u}r die sich aus beschichtungstechnischen Ver{\"a}nderungen ergebenden Verschleißwerten abgeleitet werden. Hierf{\"u}r ist einer qualitativ hochwertigen Bildanalyse erforderlich. In diesem Beitrag werden die entwickelten Verfahren zur Klassifizierung Bildanalytischer Merkmale beschrieben, deren Grenzen diskutiert aber auch L{\"o}sungen und Alternativen beschrieben. Es werden Ergebnisse der Verschleißuntersuchung mit denen der Bildanalyse erg{\"a}nzt.}, language = {de} } @misc{SchreiberErpelAllebrodtetal., author = {Schreiber, Frank and Erpel, Tim and Allebrodt, Benedikt and Winkelmann, Ralf}, title = {Auftragschweißen verschleißbest{\"a}ndiger Beschichtungen: Zusatzwerkstoffe und ihre Verarbeitungstechnologie}, series = {Tagungsband zum 21. Werkstofftechnischen Kolloquium am 06. und 07.03.2019, Chemnitz, 2019}, journal = {Tagungsband zum 21. Werkstofftechnischen Kolloquium am 06. und 07.03.2019, Chemnitz, 2019}, 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 = {978-3-00-062158-1}, issn = {1439-1597}, pages = {268 -- 279}, abstract = {Im Bereich des Verschleiß- und Korrosionsschutzes durch Auftragschweißen werden verschiedene Schweißverfahren eingesetzt. Dazu z{\"a}hlen technologisch weniger anspruchsvolle Anwendungen wie das Acetylen-Sauerstoff-Schweißen oder das E-Hand- Schweißen mit Stabelektroden, {\"u}ber klassische Verfahren wie das MIG/MAG- oder WIG-Schweißen bis hin zu j{\"u}ngeren Verfahren wie dem Plasma-Pulver-Auftragschweißen oder dem Laser-Auftragschweißen. Allen Verfahren ist gemein, dass die charakteristischen Eigenschaften wie z.B. die erzeugte Schichtqualit{\"a}t, die Abschmelzleistung oder die Wirtschaftlichkeit erheblich von den einzusetzenden Schweißzus{\"a}tzen in Form von St{\"a}ben, Schn{\"u}ren, F{\"u}ll- und Massivdr{\"a}hten oder Metall- und Mischpulvern abh{\"a}ngen. Im Rahmen dieses Beitrages soll anhand der europ{\"a}ischen Norm EN 14700 auf die Besonderheiten bei der Auswahl der Schweißzus{\"a}tze und deren Besonderheiten aus industrieller Sicht eingegangen werden.}, language = {de} } @misc{WinkelmannKilianRogovits, author = {Winkelmann, Ralf and Kilian, Andr{\`e} and Rogovits, Rainer}, title = {Punktuelle und fl{\"a}chige Verbindungen an beschichteten Bauteilen}, series = {JOT - Journal f{\"u}r Oberfl{\"a}chentechnik}, volume = {59}, journal = {JOT - Journal f{\"u}r Oberfl{\"a}chentechnik}, number = {9}, issn = {0940-8789}, doi = {10.1007/s35144-019-0286-z}, pages = {56 -- 63}, 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} } @misc{SchreiberWinkelmann, author = {Schreiber, Frank and Winkelmann, Ralf}, title = {Laserstrahl-Pulver-Heißdraht-Auftragschweißen mit F{\"u}lldr{\"a}hten zur Herstellung verschleißbest{\"a}ndiger Beschichtungen}, series = {DVS Congress 2019 : große Schweißtechnische Tagung : DVS Studentenkongress}, journal = {DVS Congress 2019 : große Schweißtechnische Tagung : DVS Studentenkongress}, edition = {1. Auflage}, publisher = {DVS Media GmbH}, address = {D{\"u}sseldorf}, isbn = {978-3-96144-066-5}, pages = {488 -- 494}, abstract = {Der Laserstrahl hat sich seit langem als Bearbeitungswerkzeug f{\"u}r viele Applikationen (z. B. Schneiden, Schweißen) bew{\"a}hrt. Auf dem Gebiet der Beschichtungstechnik konnte das Laser-Pulver-Auftragschweißen (LPA) durch den Einsatz der Diodentechnik weltweit Anwendungsbereiche erobern, die vorher dem klassischen Plasma-Pulver-Auftragschweißen (PTA) vorbehalten waren [1-2]. Industriell kommen als Schweißzusatz f{\"u}r die Herstellung von korrosions- und/oder verschleißbest{\"a}ndigen Schutzschichten vor allem pulverf{\"o}rmige Werkstoffe auf Eisen-, Nickel- und Kobaltbasis zum Einsatz. Die einstellbaren kleinen Schmelzb{\"a}der sind eine gute Basis f{\"u}r die Herstellung von Beschichtungen mit thermisch sensiblen Wolframkarbid-Hartstoffen, sogenannten Metal-Matrix-Composite-(MMC)-Schichten. Die pulverf{\"o}rmigen Matrixwerkstoffe werden in der Regel in großen Mengen gasverd{\"u}st. Modifikationen oder Sonderchargen sind nur bedingt verf{\"u}gbar bzw. sehr kostenintensiv. Der Einsatz von F{\"u}lldr{\"a}hten ist hierf{\"u}r eine wirtschaftliche Alternative. Kleinstmengen und Sonderchargen sind kurzfristig verf{\"u}gbar. Durch die zus{\"a}tzliche Zugabe an Legierungselementen mittels prozessseitiger zus{\"a}tzlicher Pulverzufuhr lassen sich maßgeschneiderte Beschichtungen herstellen. Im Rahmen dieses Beitrages wird {\"u}ber den Einsatz des einstufigen Beschichtungsverfahrens Laser-Pulver-Heißdraht-Auftragschweißen (LPHD) zum Verschleißschutz berichtet. Es werden die Prozessvarianten mit seitlicher Heißdrahtzufuhr in Kombination mit zus{\"a}tzlicher Pulverzufuhr vorgestellt. Die entwickelte Laser-Pulver-Heißdraht-Beschichtungsanlage wird beschrieben. Mittels metallografischer und tribologischer Untersuchungen wird das Beschichtungsergebnis bewertet.}, language = {de} } @misc{RogovitsWinkelmann, author = {Rogovits, Rainer and Winkelmann, Ralf}, title = {Thermoplastische Pulverlacke f{\"u}r F{\"u}geprozesse entwickelt - Punktuelle und fl{\"a}chige Verbindungen an beschichteten Bauteilen schaffen}, series = {Besser Lackieren - Netzwerk f{\"u}r industrielle Lackiertechnik}, volume = {2020}, journal = {Besser Lackieren - Netzwerk f{\"u}r industrielle Lackiertechnik}, number = {12}, issn = {1439-409X}, abstract = {In Kooperation mit der BTU Cottbus, Fachbereich Fertigungstechnik/ Tribologie, hat das Unternehmen Enviral ein Forschungsprojekt mit dem Ziel bearbeitet, eine Beschichtung zu entwickeln, die infolge der untersuchten thermo-mechanischen bzw. mechanischen F{\"u}geprozesse weder eine funktionelle noch eine optische Beeintr{\"a}chtigung erf{\"a}hrt. Die Projektbearbeitung wurde durch Mittel des BMWi unterst{\"u}tzt. Das thermische und mechanische F{\"u}gen von Bauteilen f{\"u}hrt zu einer Zerst{\"o}rung der Beschichtung im Bereich der Verbindung. Hier wird ein Nachbeschichten notwendig - eine technische Herausforderung, da optisch einwandfreie Oberfl{\"a}chen kaum garantiert werden k{\"o}nnen. Technisch und wirtschaftlich bedeutend sind diese Probleme besonders bei der Herstellung von Verbindungen an endbeschichten Bauteilen. Die Forscher haben jetzt M{\"o}glichkeiten gefunden, Bauteile mit einer Polymerbeschichtung zu f{\"u}gen, ohne die Beschichtung im Sichtbereich zu beeinflussen. Der entwickelte thermoplastische Pulverlack besitzt zus{\"a}tzlich zu den {\"u}blichen Funktionen wie Korrosionsschutz und Design die F{\"a}higkeit, Verbindungen herzustellen.}, language = {de} } @inproceedings{LanzWinkelmann, author = {Lanz, Oliver and Winkelmann, Ralf}, title = {Verschleißbest{\"a}ndige Beschichtungen mit Macroline® und konventionellem WSC im Test}, series = {Verschleißschutz von Bauteilen durch Auftragschweißen, Vortr{\"a}ge der 12. Fachtagung Verschleißschutz von Bauteilen durch Auftragschweißen in Halle (Saale) am 13. und 14. Juni 2018}, booktitle = {Verschleißschutz von Bauteilen durch Auftragschweißen, Vortr{\"a}ge der 12. Fachtagung Verschleißschutz von Bauteilen durch Auftragschweißen in Halle (Saale) am 13. und 14. Juni 2018}, publisher = {Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt Halle GmbH}, address = {Halle (Saale)}, pages = {30 -- 35}, abstract = {Eine hohe Verschleißbest{\"a}ndigkeit mittels Auftragschweißen hergestellter Beschichtungen bei abrasiver Beanspruchung durch grobe Partikel erfordert die Arbeit mit groben Hartstoffen ausreichender Menge und Verteilung, geringer Aufl{\"o}sung und sicherer Haftung in einer gen{\"u}gend harten aber auch z{\"a}hen Matrix. Eine besondere Bedeutung unter den Hartstoffen nimmt das Wolframschmelzkarbid (WSC) ein. W{\"a}hrend H{\"a}rte und Z{\"a}higkeit den Anforderungen gut entsprechen, ist die thermische Belastbarkeit begrenzt. Unter Beachtung der chemischen Konfiguration des WSC (konventionelles WSC; Macroline®), der Morphologie, der Energiequelle (Laser- und Plasma-Pulver-Auftragschweißen) und der Matrix (Ni-und Fe-Basis) wurden Untersuchungen zur Bewertung der Aufl{\"o}sung, der Einbindung in die Matrix und der Verschleißbest{\"a}ndigkeit hergestellten Schichten durchgef{\"u}hrt. Die thermische Belastung der unterschiedlichen Karbide erfolgte bei Variation der Umgebungsbedingungen. Als Beurteilungskriterien fungierte die Dicke des sich bildenden Saumes. Die an Auftragschweißungen durchgef{\"u}hrten metallografischen Untersuchungen gestatten Hinweise zur Einbindung der Hartstoffe, zur Bildung neuer Phasen. Eine erste Einsch{\"a}tzung der Eigenschaften des Saumes und der sich neu bildenden Phasen sind mittels H{\"a}rtemessungen m{\"o}glich. Die Ergebnisse von Abrasiv-Gleitverschleißuntersuchungen liefern Angaben zur Verschleißrate und die Beurteilung der Oberfl{\"a}che der verschlissenen Bereiche der Beschichtung bietet Erkl{\"a}rungen hierf{\"u}r.}, language = {de} } @inproceedings{ScheibePokhmurskyyWinkelmann, author = {Scheibe, Karsten and Pokhmurskyy, Andriy and Winkelmann, Ralf}, title = {Beurteilung von MMC's durch Metallografie und quantitative Gef{\"u}geanalyse}, series = {Verschleißschutz von Bauteilen durch Auftragschweißen, Vortr{\"a}ge der 12. Fachtagung Verschleißschutz von Bauteilen durch Auftragschweißen in Halle (Saale) am 13. und 14. Juni 2018}, booktitle = {Verschleißschutz von Bauteilen durch Auftragschweißen, Vortr{\"a}ge der 12. Fachtagung Verschleißschutz von Bauteilen durch Auftragschweißen in Halle (Saale) am 13. und 14. Juni 2018}, publisher = {Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt Halle GmbH}, address = {Halle (Saale)}, pages = {36 -- 42}, abstract = {Die tribologischen Eigenschaften der durch Auftragschweißen hergestellten Beschichtungen ergeben sich aus der Aufmischung, der Zusatzwerkstoffsorte und den Schweißparametern. Ver{\"a}nderungen dieser Einflussgr{\"o}ßen werden zwangsl{\"a}ufig Ver{\"a}nderungen der tribologischen Eigenschaften verursachen. Diese sind gut durch vergleichend durchgef{\"u}hrte Verschleißpr{\"u}fungen zu bewerten, wobei Ergebnisse wie die Verschleißrate streng genommen nur f{\"u}r die definierte Beanspruchungssituation gelten. Es handelt sich um eine integrale Bewertung. Punktuelle metallografische Untersuchungen liefern konventionell Erkl{\"a}rungen f{\"u}r die integrale Bewertung der Beschichtung, z. B. f{\"u}r die registrierten Verschleißraten einschließlich ihrer Ver{\"a}nderungen. An Metall-Matrix-Compositen (MMC) werden Kriterien wie die Aufl{\"o}sung der Hartstoffe durch das Ausmessen des Saumes oder verbale Beschreibungen wie eine gleichm{\"a}ßige Hartstoffverteilung usw. benutzt, um die registrierten tribologische Eigenschaften zu erkl{\"a}ren. Die durchgef{\"u}hrten Untersuchungen liefern einen Beitrag dazu, diese punktuelle und beschreibende Wertung zu quantifizieren, zu objektivieren. Es werden im Zusammenwirken von klassischer Metallografie, der entwickelten quantitativen Gef{\"u}geanalyse und den Verschleißuntersuchungen Erkl{\"a}rungen f{\"u}r die sich aus beschichtungstechnischen Ver{\"a}nderungen ergebenden Verschleißraten abgeleitet. Die Verfahren zur Klassifizierung bildanalytischer Merkmale werden vorgestellt, deren Grenzen beispielhaft diskutiert und Alternativen beschrieben. Mit dem Ziel, die registrierten Verschleißraten zu erkl{\"a}ren, werden in diesem Beitrag eine quantifizierte volumetrische Analyse des Gef{\"u}ges, eine Strukturanalyse und die Beurteilung der Textur an MMC-Auftragschweißschichten vorgestellt. Die Herangehensweise von der Strukturanalyse bis zur Quantifizierung der Textur wird verdeutlicht. Anhand von ausgew{\"a}hlten Beispielen werden Methoden zur Hartstoffanalyse, die Bestimmung der Texturparameter als Bestandteil der quantitativen Gef{\"u}geanalyse diskutiert.}, language = {de} } @inproceedings{WinkelmannSchreiber, author = {Winkelmann, Ralf and Schreiber, Frank}, title = {Verschleißschutz durch den Einsatz des Metallschutzgaswechselstrom- (MSG-AC-) Schweißens: Trends und Anwendungsbereiche}, series = {Verschleißschutz von Bauteilen durch Auftragschweißen, Vortr{\"a}ge der 12. Fachtagung Verschleißschutz von Bauteilen durch Auftragschweißen in Halle (Saale) am 13. und 14. Juni 2018}, booktitle = {Verschleißschutz von Bauteilen durch Auftragschweißen, Vortr{\"a}ge der 12. Fachtagung Verschleißschutz von Bauteilen durch Auftragschweißen in Halle (Saale) am 13. und 14. Juni 2018}, publisher = {Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt Halle GmbH}, address = {Halle (Saale)}, pages = {90 -- 96}, abstract = {Durch abrasiven Verschleiß an Maschinen und Bauteilkomponenten des Anlagenbaus, z.B. den Anlagen im Bergbau und der Erzaufbereitung, werden erhebliche volkswirtschaftliche Verluste verursacht. Eine wirtschaftliche und effektive Schutzmaßnahme technischer Funktionsoberfl{\"a}chen stellt nach wie vor das Auftragschweißen dar. Insbesondere Hochleistungsverfahren wie Plasma-Pulver-(PTA)- und Laser-Pulver-(LPA) Auftragschweißen werden aufgrund der hohen Abschmelzleistungen verbunden mit einer hohen Schichtqualit{\"a}t vermehrt eingesetzt und verdr{\"a}ngen zunehmend das klassische Metall-Schutzgas-(MSG)-Auftrag-schweißen. Innovative Verfahrensvarianten des MSG-Schweißens wie das MSG-AC-Schweißen wurden in den letzten Jahren speziell f{\"u}r das Auftragschweißen weiterentwickelt und stellen eine wirtschaftliche Alternative dar. Anwendungsorientiert soll im Rahmen des Beitrags am Beispiel des Einsatz typischer Verschleißschutzlegierungen auf Eisen-, Nickel- und Kobaltbasis die MSG-AC-Variante vorgestellt sowie die Leistungsf{\"a}higkeit und die erreichbaren Schichteigenschaften im Vergleich zu differierender Lichtbogenarten diskutiert und gegen{\"u}bergestellt werden. Beurteilungskriterien sind die Abschmelzleistung, der Einbrand und die Verluste.}, language = {de} } @inproceedings{WinkelmannTheisen, author = {Winkelmann, Ralf and Theisen, Werner}, title = {Geregelte Lichtbogenprozesse f{\"u}r verschleißbest{\"a}ndige 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 = {577 -- 588}, abstract = {Die Art, der Gehalt und die Verteilung von Hartphasen sind ebenso wie ihre Einbindung und die Eigenschaften der Matrix wesentliche Aspekte f{\"u}r die Beurteilung des Verschleißwiderstandes einer Beschichtung bei abrasiver Beanspruchung. Die Entstehung bzw. der Erhalt der Phasen bedarf der Anpassung der Energief{\"u}hrung w{\"a}hrend des Beschichtungsprozesses. Die Entstehung bzw. der Erhalt der Phasen bedarf bei definierten Legierungskonzept der Anpassung der Energief{\"u}hrung w{\"a}hrend des Beschichtungsprozesses. In der Kombination von metallurgischen und technologischen Untersuchungen werden FE-Basis Beschichtungen mit WC bzw. WSC-Hartstoffen bei gleichzeitiger Bildung von Monokarbiden des Typs TiC vorgestellt. Mittels Plasma-Pulver-Panzerungs-Verfahren und geregelten Kurzlichtbogenprozessen entstehen Beschichtungen die h{\"o}chsten Anspr{\"u}chen an den Verschleißwiderstand bei abrasiver Beanspruchung gen{\"u}gen.}, 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} } @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{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} } @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{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} } @misc{KruegerAldarawishKirstenetal., author = {Kr{\"u}ger, David and Aldarawish, Nazeeh and Kirsten, Andreas and Winkelmann, Ralf}, title = {Spritzen von Metall-Hartstoff-Verbundschichten}, series = {Tagungsband zum 21. Werkstofftechnischen Kolloquium, 06. und 07.03.2019 in Chemnitz}, journal = {Tagungsband zum 21. Werkstofftechnischen Kolloquium, 06. und 07.03.2019 in Chemnitz}, 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 = {978-3-00-062158-1}, issn = {1439-1597}, pages = {235 -- 243}, abstract = {Die technischen M{\"o}glichkeiten der Herstellung von Metall-Hartstoff-Verbundschichten mit den Verfahren des thermischen Spritzens sind hinsichtlich der Hartstoffkorngr{\"o}ße begrenzt. Diese Einschr{\"a}nkung bedeutet eine geringe Verschleißbest{\"a}ndigkeit der konventionell hergestellten Schichten bei grob-abrasiver Beanspruchung. Untersuchungen mit dem Ziel gr{\"o}bere Hartstoffe in Spritzschichten zu positionieren, waren bisher wenig erfolgreich. Es kommt zu einer Zerst{\"o}rung der separat zugef{\"u}hrten Hartstoffe und einer meist sehr deutlichen Reduzierung der Auftragsrate. Eine Analyse der vorhandenen {\"U}berlegungen und Untersuchungsergebnisse f{\"u}hrte zu der Erkenntnis, dass eine die Hartstoffe und die Matrix anziehende Energiewirkung notwendig ist, um den Verbund zu erzielen. Um eine anziehende Komponente zu erzielen, wurde bei den durchgef{\"u}hrten Untersuchungen eine elektrostatische Aufladung der Hartstoffe benutzt. In den hergestellten Beschichtungen konnten dadurch circa 20 Vol.-\% separat zugef{\"u}hrte Hartstoffe unaufgeschmolzen registriert werden. Eine Beeintr{\"a}chtigung der Auftragsrate war nicht zu registrieren. Werden die Parameter Druck, Temperatur und das chemische Potenzial optimiert, ist auch eine sichere stoffschl{\"u}ssige Einbindung keramischer Hartstoffe in einer Eisenbasis-Matrix nachweisbar. Die Alternative der Integration der Hartstoffe w{\"a}re eine mechanische Verklammerung. Daraus resultierende Risse um den Hartstoff wurden nicht nachgewiesen. Der Hartstoff wirkt in den hergestellten Beschichtungen eindeutig als Keim und nicht als fremdes Element bei der Entstehung des Gef{\"u}ges. Die Ergebnisse der Verschleißversuche an derart hergestellten Beschichtungen verdeutlichen eine nahezu Halbierung der Verschleißrate gegen{\"u}ber der rein metallischen Beschichtung infolge der zugef{\"u}hrten Hartstoffe und ihrer metallischen Einbindung in die Schicht.}, language = {de} } @misc{Winkelmann, author = {Winkelmann, Ralf}, title = {Beschichtungen aus Metallen und Metall-Hartstoff- Compositen}, series = {Tagungsband zum 21. Werkstofftechnischen Kolloquium am 06. und 07.03.2019, Chemnitz, 2019}, journal = {Tagungsband zum 21. Werkstofftechnischen Kolloquium am 06. und 07.03.2019, Chemnitz, 2019}, 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 = {978-3-00-062158-1}, issn = {1439-1597}, pages = {27 -- 37}, abstract = {Bauteile werden h{\"a}ufig mit Beschichtungen versehen, um einen wirtschaftlichen Betrieb von Ger{\"a}ten und Anlagen zu erm{\"o}glichen bzw. deutlich zu verbessern. Die Beschichtung {\"u}bernimmt die Aufgabe, {\"a}ußeren Beanspruchungen zu widerstehen. Eine hohe volkswirtschaftliche Bedeutung kommt dem Korrosions- und Verschleißschutz zu. Die hervorragenden Eigenschaften von St{\"a}hlen k{\"o}nnen durch die Ber{\"u}cksichtigung von Beschichtungen deutlich l{\"a}nger genutzt werden. Die Beschichtungen sollen ausreichend haften und den {\"a}ußeren Einfl{\"u}ssen m{\"o}glichst solange widerstehen, bis eine Aussonderung der beschichteten Bauteile bzw. der Anlage vorgesehen ist. Der Beschichtungsprozess erfordert drei technologische Schritte, die Substratvorbehandlung, die Vorbereitung des Beschichtungswerkstoffes und die Beschichtungsherstellung. F{\"u}r den Korrosions- und Verschleißschutz kommt den metallischen Beschichtungen, welche durch die Verfahren des Auftragschweißens bzw. des Spritzens hergestellt werden, eine besondere Bedeutung zu. Dies ist zur{\"u}ckzuf{\"u}hren auf den erzielten hohen Mechanisierungsgrad bei der Beschichtungsherstellung, die hervorragende Recyclingf{\"a}higkeit und eine hohe Nachhaltigkeit. Bei abrasiver Verschleißbeanspruchung m{\"u}ssen Metalle durch Hartstoffe verst{\"a}rkt werden. Diese k{\"o}nnen sich aus der Schmelze herausbilden oder separat zugef{\"u}hrt werden. F{\"u}r besonders schwierige Situation werden auch Hartstoffe mit hoher Bildungsenthalpie ber{\"u}cksichtigt. Dies allerdings f{\"u}hrt zu Bindungsproblemen. Technisch-technologische L{\"o}sungen f{\"u}r diese Probleme wurden bzw. werden z.Zt. erarbeitet. Kenntnisse zu den Bindungsmechanismen sind eine Voraussetzung f{\"u}r die Entwicklung neuer hoch abrasionsbest{\"a}ndiger Schichtsysteme. Die große wirtschaftliche Bedeutung bergr{\"u}ndet die Fokussierung der Ausf{\"u}hrungen auf Beschichtungen, die mittels Auftragschweißen hergestellt werden.}, language = {de} } @misc{SchreiberErpelAllebrodtetal., author = {Schreiber, Frank and Erpel, Tim and Allebrodt, Benedikt and Winkelmann, Ralf}, title = {Auftragschweißen verschleißbest{\"a}ndiger Beschichtungen: Zusatzwerkstoffe und ihre Verarbeitungstechnologie}, series = {WOMAG: Kompetenz in Werkstoff und funktioneller Oberfl{\"a}che}, volume = {8}, journal = {WOMAG: Kompetenz in Werkstoff und funktioneller Oberfl{\"a}che}, number = {6}, issn = {2195-5905}, pages = {4 -- 5}, abstract = {Im Bereich des Verschleiß- und Korrosionsschutzes durch Auftragschweißen werden verschiedene Schweißverfahren eingesetzt. Dazu z{\"a}hlen technologisch weniger anspruchsvolle Anwendungen wie das Acetylen-Sauerstoff-Schweißen oder das E-Hand-Schweißen mit Stabelektroden, {\"u}ber klassische Verfahren wie das MIG/MAG- oder WIG-Schweißen bis hin zu j{\"u}ngeren Verfahren wie dem Plasma-Pulver-Auftragschweißen oder dem Laser-Auftragschweißen. Allen Verfahren ist gemein, dass die charakteristischen Eigenschaften, wie zum Beispiel die erzeugte Schichtqualit{\"a}t, die Abschmelzleistung oder die Wirtschaftlichkeit, erheblich von den einzusetzenden Schweißzus{\"a}tzen in Form von St{\"a}ben, Schn{\"u}ren, F{\"u}ll- und Massivdr{\"a}hten oder Metall- und Mischpulvern abh{\"a}ngen. Anhand der europ{\"a}ischen Norm EN 14700 wird auf die Besonderheiten bei der Auswahl der Schweißzus{\"a}tze und deren Merkmale aus industrieller Sicht eingegangen.}, language = {de} } @misc{RingFischerJostetal., author = {Ring, Uwe and Fischer, Peter and Jost, Gregor and Winkelmann, Ralf}, title = {Expositionsreduzierte Herstellung korrosionsbest{\"a}ndiger Beschichtungen}, series = {WOMAG: Kompetenz in Werkstoff und funktioneller Oberfl{\"a}che}, volume = {7}, journal = {WOMAG: Kompetenz in Werkstoff und funktioneller Oberfl{\"a}che}, number = {9}, issn = {2195-5905}, pages = {22 -- 24}, 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} } @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{SevimWinkelmann, author = {Sevim, Agah Meric and Winkelmann, Ralf}, title = {Beschichtungen mit {\"a}quimolarer Elementzusammensetzung}, series = {DVS CONGRESS - Große Schweißtechnische Tagung - DVS CAMPUS}, volume = {Band 365}, journal = {DVS CONGRESS - Große Schweißtechnische Tagung - DVS CAMPUS}, publisher = {DVS Media GmbH}, address = {D{\"u}sseldorf}, isbn = {978-3-96144-098-6}, pages = {739 -- 748}, abstract = {Die konventionelle Einteilung von Beschichtungen erfolgt nach dem f{\"u}r die Herstellung prim{\"a}r ber{\"u}cksichtigten Element. So sind beispielsweise Eisen(Fe)-, Nickel(Ni)- oder Cobalt(Co)-Basis-Beschichtungen als Verschleißschutz gegen abrasiv-erosive Belastungen bekannt. Um die gew{\"u}nschten Beschichtungs-eigenschaften zu erzielen, werden die Hauptlegierungselemente durch Zus{\"a}tze verst{\"a}rkt. F{\"u}r das Ziel, einen hohen Verschleißwiderstand zu erzeugen, werden z.B. Zus{\"a}tze zur Bildung von Karbiden, Boriden bzw. Siliziden zugegeben. In der Beschichtungstechnik bisher weniger bekannte Konfigurationen sind die Hochentropielegierungen (HEA). Es werden f{\"u}nf oder mehr Elemente zu einer {\"a}quimolaren, komplexen Legierung zusammengefasst. Das begrenzte Wissen {\"u}ber die Herstellung und die Eigenschaften derartiger Beschichtungen war Anlass daf{\"u}r, Untersuchungen durchzuf{\"u}hren. Die Herstellung geeigneter Schweißzusatzwerkstoffe und deren Verarbeitung im Plasma-Pulver-Auftragschweißprozess sind gelungen. Um die Eigenschaften der hergestellten Beschichtungen zu bewerten, erfolgten vergleichende Verschleißuntersuchungen. Als Basis dienten konventionell hergestellte, hoch Vanadium-haltige Fe-Basis-Beschichtungen. Erg{\"a}nzend zu konventionellen Verschleißpr{\"u}fungen wurden Messungen mit einem neu entwickelten Strahlverschleißpr{\"u}fstand durchgef{\"u}hrt. Mit ihm gelingt es, z.B. die praktischen Beanspruchungen an Industriemessern sehr gut zu beurteilen. Die derzeit bekannten Vor- und Nachteile der auftraggeschweißten HEA-Beschichtungen werden zusammenfassend vorgestellt.}, language = {de} } @misc{WinkelmannSchreiber, author = {Winkelmann, Ralf and Schreiber, Frank}, title = {Pulverstrahl-Plasmalichtbogen-Schweißen zur Herstellung metallischer Beschichtungen mit integrierten nicht metallischen Hartstoffen}, series = {DVS CONGRESS - Große Schweißtechnische Tagung - DVS CAMPUS}, journal = {DVS CONGRESS - Große Schweißtechnische Tagung - DVS CAMPUS}, publisher = {DVS Media GmbH}, address = {D{\"u}sseldorf}, isbn = {978-3-96144-098-6}, pages = {773 -- 784}, abstract = {Hoch verschleißbest{\"a}ndige Schichten werden bevorzugt als eine Kombination aus metallischer Matrix mit eingelagerten Hartstoffen (MMC) hergestellt. Die Hartstoffe (HS) bewirken in diesen Schichten den prim{\"a}ren Verschleißschutz. Sie werden abh{\"a}ngig von den Eigenschaften des angreifenden Abrasivs insbesondere deren Geometrie gew{\"a}hlt. Begr{\"u}ndet durch die hohe H{\"a}rte und Z{\"a}higkeit des Wolframkarbids nimmt es innerhalb der f{\"u}r die Herstellung von Beschichtungen bekannten Hartstoffe eine besondere Rolle ein. Diesen technisch sehr interessanten Eigenschaften stehen ein hohes Versorgungsrisiko sowie eine hohe {\"o}konomische Bedeutung entgegen. Die Verf{\"u}gbarkeit sowie die sehr deutlichen Preisschwankungen waren Anlass f{\"u}r {\"U}berlegungen und Untersuchungen mit dem Ziel, Alternativen zu schaffen. Die Eigenschaften H{\"a}rte und Z{\"a}higkeit k{\"o}nnen von mehreren nicht metallischen Hartstoffen erreicht werden. Diese weisen jedoch zwei wesentliche, ihrer Nutzung als Zusatzwerkstoff f{\"u}r das Auf-tragschweißen negative Eigenschaften auf: • Nicht metallische Hartstoffe sind sehr leicht und schwimmen daher auf dem Schmelzbad auf. • Der Anteil des kovalenten bzw. heteropolaren Bindungscharakters der benutzten Hartstoffe ist sehr hoch, sodass Reaktionen mit metallischen Matrices als schwierig einzusch{\"a}tzen sind. Diese Aufgaben galt es zu l{\"o}sen. Es wurde eine Technologie entwickelt, mit deren Hilfe die leichten nicht metallischen Hartstoffe in das Schmelzbad eingebracht werden und dort mit der metallischen Matrix reagieren. Dieses Verfahren wird als Pulverstrahl-Plasmalichtbogen-Schweißen bezeichnet. Die durchgef{\"u}hrten Verschleißuntersuchungen best{\"a}tigen, dass die mit nicht metallischen Hartstoffen verst{\"a}rkten MMC-Beschichtungen eine Alternative zu wolframkarbidhaltigen Beschichtungen sind.}, language = {de} } @misc{ScheibeWinkelmann, author = {Scheibe, Karsten and Winkelmann, Ralf}, title = {Quantitative Analyse der Reaktionen von WxCy-Hartstoffen in auftragsgeschweißten metallischen Beschichtungen}, series = {WOMAG: Kompetenz in Werkstoff und funktioneller Oberfl{\"a}che}, volume = {8}, journal = {WOMAG: Kompetenz in Werkstoff und funktioneller Oberfl{\"a}che}, number = {4}, issn = {2195-5905}, pages = {4 -- 5}, abstract = {Die tribologischen Merkmale der durch Auftragschweißen hergestellten Beschichtungen ergeben sich aus den Eigenschaften der Grund- und Zusatzwerkstoffe, den Beschichtungsparametern sowie deren Wechselwirkungen. Ver{\"a}nderungen dieser Parameter werden zwangsl{\"a}ufig Ver{\"a}nderungen der tribologischen Merkmale verursachen. Diese sind gut durch vergleichend durchgef{\"u}hrte Verschleißpr{\"u}fungen zu beurteilen, wobei Ergebnisse wie die Verschleißrate streng genommen nur f{\"u}r die beurteilte Beanspruchungssituation gelten. Metallografische Untersuchungen sollen helfen, Erkl{\"a}rungen f{\"u}r die registrierten Verschleißraten einschließlich deren Ver{\"a}nderungen zu finden. Sie sollten daher ebenfalls vergleichbare Angaben liefern. Bei Metall-Matrix-Compositen (MMC) k{\"o}nnen verschiedene Kriterien (z. B. Aufl{\"o}sung der Hartstoffe, Struktur der Aufl{\"o}sung, Einbettung, Saum des Hartstoffs, sich bildende neue Gef{\"u}ge und deren Eigenschaften) genutzt werden, um tribologische Merkmale zu quantifizieren. Ziel der durchgef{\"u}hrten Untersuchungen ist es, einen Beitrag zur Objektivierung von metallografischen Untersuchungen zu liefern. Es sollen im Zusammenwirken von klassischer Metallografie, Bildanalyse und Verschleißuntersuchungen Erkl{\"a}rungen f{\"u}r die sich aus beschichtungstechnischen Ver{\"a}nderungen ergebenden Verschleißwerte abgeleitet werden. Hierf{\"u}r ist eine qualitativ hochwertige Bildanalyse erforderlich. In diesem Beitrag werden die entwickelten Verfahren zur Klassifizierung von bildanalytischen Merkmalen beschrieben, deren Grenzen diskutiert, aber auch L{\"o}sungen und Alternativen beschrieben. Es werden Ergebnisse der Verschleißuntersuchung mit denen der Bildanalyse erg{\"a}nzt.}, language = {de} } @misc{Winkelmann, author = {Winkelmann, Ralf}, title = {Beschichtungen aus Metallen und Metall-Hartstoff-Compositen}, series = {WOMAG: Kompetenz in Werkstoff und funktioneller Oberfl{\"a}che}, volume = {8}, journal = {WOMAG: Kompetenz in Werkstoff und funktioneller Oberfl{\"a}che}, number = {5}, issn = {2195-5905}, pages = {18 -- 19}, abstract = {Bauteile werden h{\"a}ufig mit Beschichtungen versehen, um einen wirtschaftlichen Betrieb von Ger{\"a}ten und Anlagen zu erm{\"o}glichen beziehungsweise deutlich zu verbessern. Die Beschichtung {\"u}bernimmt die Aufgabe, {\"a}ußeren Beanspruchungen zu widerstehen. Eine hohe volkswirtschaftliche Bedeutung kommt dem Korrosions- und Verschleißschutz zu. Die hervorragenden Eigenschaften von St{\"a}hlen k{\"o}nnen durch die Ber{\"u}cksichtigung von Beschichtungen deutlich l{\"a}nger genutzt werden. Die Beschichtungen sollen ausreichend haften und den {\"a}ußeren Einfl{\"u}ssen m{\"o}glichst solange widerstehen, bis eine Aussonderung der beschichteten Bauteile beziehungsweise der Anlage vorgesehen ist. Der Beschichtungsprozess erfordert drei technologische Schritte, die Substratvorbehandlung, die Vorbereitung des Beschichtungswerkstoffes und die Beschichtungsherstellung. F{\"u}r den Korrosions- und Verschleißschutz kommt den metallischen Beschichtungen, welche durch die Verfahren des Auftragschweißens beziehungsweise des Spritzens hergestellt werden, eine besondere Bedeutung zu. Dies ist zur{\"u}ckzuf{\"u}hren auf den erzielten hohen Mechanisierungsgrad bei der Beschichtungsherstellung, die hervorragende Recyclingf{\"a}higkeit und eine hohe Nachhaltigkeit. Bei abrasiver Verschleißbeanspruchung m{\"u}ssen Metalle durch Hartstoffe verst{\"a}rkt werden. Diese k{\"o}nnen sich aus der Schmelze herausbilden oder separat zugef{\"u}hrt werden. F{\"u}r besonders schwierige Situationen werden auch Hartstoffe mit hoher Bildungsenthalpie ber{\"u}cksichtigt. Dies allerdings f{\"u}hrt zu Bindungsproblemen. Technisch-technologische L{\"o}sungen f{\"u}r diese Probleme wurden beziehungsweise werden derzeit erarbeitet. Kenntnisse zu den Bindungsmechanismen sind eine Voraussetzung f{\"u}r die Entwicklung von neuen hoch abrasionsbest{\"a}ndigen Schichtsystemen. Die große wirtschaftliche Bedeutung bergr{\"u}ndet die Fokussierung der Ausf{\"u}hrungen auf Beschichtungen, die mittels Auftragschweißen hergestellt werden.}, 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} } @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} } @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} } @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} } @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} }