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    <title language="eng">WAAM process influences on local microstructure and residual stresses in high-strength steels</title>
    <abstract language="eng">High-strength fine-grain structural steels have great potential for weight optimization of many modern engineering structures. Efficient manufacturing can be achieved here above all by Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM). First commercial high-strength welding consumables for WAAM are already available. Due to a lack of knowledge and guidelines for the industry regarding welding residual stresses and component safety in manufacturing and operation, their application is still severely limited. Residual stresses play a crucial role here, as the special microstructure of high-strength steels is sensitive to cold cracking.&#13;
For this reason, process- and material-related influences, as well as the design effects on residual stress formation, are being investigated in a project funded by the AiF (FOSTA P1380/IGF 21162 BG). This study focuses on determining the interactions between heat control during WAAM process, resulting hardness, microstructure, and residual stresses, analyzed by X-ray diffraction. Welding experiments using geometrically similar AM specimens show that, with regard to the heat input, the energy per unit length in particular leads to significantly affected cooling times and microstructures and causes pronounced localized effects in terms of residual stresses in the upper weld beads.</abstract>
    <parentTitle language="eng">46th MPA-Seminar Manuscripts</parentTitle>
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    <author>Karsten Wandtke</author>
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    <author>R. Scharf-Wildenhain</author>
    <author>A. Hälsig</author>
    <author>Arne Kromm</author>
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    <title language="deu">Einfluss der Wärmeführung auf die Eigenschaften und fertigungsbedingten Beanspruchungen additiv geschweißter hochfester Feinkornbaustähle</title>
    <abstract language="deu">Hochfeste Feinkornbaustähle verfügen über ein großes Potenzial für gewichtsoptimierte, effiziente Strukturen in vielen modernen Stahlkonstruktion. Weitere Effizienzsteigerungen können durch additives Fertigen sowie bionische Bauweisen erreicht werden. Kommerzielle hochfeste Zusatzwerkstoffe für additives MSG-Schweißen (engl.: Wire Arc Additive Manufacturing, WAAM) sind bereits von den Schweißzusatzherstellern lieferbar. Derzeit ist jedoch eine breite industrielle Anwendung insbesondere für KMU aufgrund fehlender quantitativer Erkenntnisse und Richtlinien bezüglich schweißbedingter Beanspruchungen und Bauteilsicherheit während der Herstellung und des Betriebs stark limitiert. In einem gemeinsamen Forschungsprojekt (FOSTA-P1380/IGF21162BG) der BAM und der TU Chemnitz werden die mit Eigenspannungsausbildung und der Gefahr einer Kaltrissbildung verbundenen prozess- und werkstoffbedingten sowie konstruktiven Einflüsse untersucht. Im Fokus dieser Analysen steht die Bestimmung der Wechselwirkungen zwischen WAAM-Prozessparametern bzw. der Wärmeführung auf das Gefüge und die Eigenspannungen. Hierfür werden Referenzproben als offene Hohlquader mit definierten Abmessungen vollautomatisiert mit einem speziellen, hochfesten WAAM-Massivdraht (Streckgrenze &gt;790 MPa) geschweißt. Die gezielte Einstellung der geometrischen Eigenschaften erfolgt durch Schweißparameter und Nahtaufbau bei ca. 4 kg/h mittlerer Abschmelzleistung. Die Wärmeführung wird innerhalb eines statistischen Versuchsplanes mittels Streckenenergie (200 kJ/m bis 650 kJ/m) und Zwischenlagentemperatur (100 °C bis 300 °C) so variiert, dass die t8/5-Abkühlzeiten dem empfohlenen Verarbeitungsbereich entsprechen (ca. 5 s bis 20 s). Ziel ist es bei konstanten geometrisch-konstruktiven Randbedingungen, den Einfluss der Wärmeführung auf Gefüge und resultierende Eigenspannungen zu analysieren. Für die Streckenenergie können neben den Gefügeeinflüssen aufgrund der resultierenden Abkühlzeit deutliche Effekte insbesondere auf die lokalen Eigenspannungen im Bauteil belegt werden. Das Schweißen mit zu hoher Wärmeeinbringung bzw. Abschmelzleistung kann zu ungünstigen Gefüge- und Bauteileigenschaften führen, gleichzeitig jedoch niedrigere Zugeigenspannungsniveaus bewirken. Solche komplexen Wechselwirkungen gilt es letztlich mit diesen Untersuchungen zu klären, um leicht anwendbare Verarbeitungsempfehlungen und Normvorgaben für ein wirtschaftliches, anforderungsgerechtes und risssicheres WAAM von hochfesten Stählen den Anwendern zur Verfügung zu stellen.</abstract>
    <parentTitle language="deu">DVS-Berichte Band 371 - DVS CONGRESS 2021</parentTitle>
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    <title language="deu">Beanspruchungsgerechte Reparatur beim Bauteilschweißen hochfester Feinkornbaustähle</title>
    <abstract language="deu">Eine nachhaltige und ressourceneffiziente Fertigung und Errichtung von Windenergieanlagen, sowohl auf See als auch an Land, erfordert zunehmend den Einsatz moderner hochfester Feinkornbaustähle. Werden nach dem Schweißen dieser hochfesten Konstruktionen unzulässige Defekte detektiert, sind nach geltenden Verarbeitungsrichtlinien die defekten Bereiche durch lokales Ausfugen und anschließendes Schweißen zu reparieren. Fehlende Informationen zu adäquaten Reparaturkonzepten in den Regelwerken bedingen oftmals eine unzureichende Berücksichtigung dabei auftretender zusätzlicher Beanspruchungen durch die erhöhte Schrumpfbehinderung der Ausfugenuten. Zusätzlich haben die ausführenden Betriebe vielfach kaum Kenntnis über die Degradation angrenzender Gefüge durch thermische Ausfugeprozesse und erneutes Schweißen, die in diesem Zusammenhang besonders bei den hochfesten Stählen als kritisch anzusehen sind. Das aktuelle Forschungsvorhaben der BAM (FOSTA P1311/IGF-Nr.20162N) fokussiert hierfür systematisch bauteilrelevante Untersuchungen zu den schweißbedingten Beanspruchungen und Gefügeveränderungen bei der Reparatur von hochfesten Schweißverbindungen. Wesentlich sind hierbei der Einfluss der Schrumpfbehinderung, der Wärmeführung beim Schweißen und Ausfugen sowie der Reparaturzyklenanzahl und die metallurgischen Aspekte bei den hochfesten Güten S500MLO für zukünftige Offshore-Anwendungen und S960QL für aktuelle Mobilkrananwendungen. Aufbauend auf einigen Studien zur schweißbedingten Beanspruchung hochfester Stähle zeigt der vorliegende Beitrag die Identifikation geeigneter Probengeometrien und Schweißdetails mittels numerischer und experimenteller Analysen. Dadurch wird die Übertragbarkeit der vorgestellten Schweißexperimente und Ergebnisse hinsichtlich der resultierenden Schweißeigenspannungen auf reale Reparaturfälle im Bereich des hochfesten Stahlbaus sichergestellt. Es zeigt sich in Übereinstimmung mit früheren Ergebnissen eine signifikante Erhöhung der Beanspruchungen an den variierten schlitzförmigen Prüfnähten. Das Eigenspannungsniveau sowohl im Schweißgut als auch in der WEZ korreliert mit dem Einspanngrad. Mit dem Ziel beanspruchungs- und werkstoffgerechte Reparaturkonzepte zu erarbeiten, sind zum einen geringere Wärmeinbringungen, besonders durch niedrige Zwischenlagentemperaturen und Einspannbedingungen anzustreben, um hohe Beanspruchungen und kritische Gefügedegradationen im Reparaturbereich zu vermeiden. Dies wird durch systematische Untersuchungen zum Ausfugen und Schweißen sowie letztlich dem Transfer von Verarbeitungsempfehlungen für die Anwender und Richtlinien erreicht.</abstract>
    <parentTitle language="deu">DVS-Berichte Band 371 - DVS CONGRESS 2021</parentTitle>
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    <title language="deu">Einfluss der Wärmeführung auf die Eigenschaften und fertigungsbedingten  Beanspruchungen additiv geschweißter hochfester Feinkornbaustähle</title>
    <abstract language="deu">Hochfeste Feinkornbaustähle verfügen über ein großes Potenzial für gewichtsoptimierte, effiziente Strukturen in vielen modernen Stahlkonstruktion. Weitere Effizienzsteigerungen können durch additives Fertigen sowie bionische Bauweisen erreicht werden. Kommerzielle hochfeste Zusatzwerkstoffe für additives MSG-Schweißen (engl.: Wire Arc Additive Manufacturing, WAAM) sind bereits von den Schweißzusatzherstellern lieferbar. Derzeit ist jedoch eine breite industrielle Anwendung insbesondere für KMU aufgrund fehlender quantitativer Erkenntnisse und Richtlinien bezüglich schweißbedingter Beanspruchungen und Bauteilsicherheit während der Herstellung und des Betriebs stark limitiert. In einem gemeinsamen Forschungsprojekt (FOSTA-P1380/IGF21162BG) der BAM und der TU Chemnitz werden die mit Eigenspannungsausbildung und der Gefahr einer Kaltrissbildung verbundenen prozess- und werkstoffbedingten sowie konstruktiven Einflüsse untersucht. Im Fokus dieser Analysen steht die Bestimmung der Wechselwirkungen zwischen WAAM-Prozessparametern bzw. der Wärmeführung auf das Gefüge und die Eigenspannungen. Hierfür werden Referenzproben als offene Hohlquader mit definierten Abmessungen vollautomatisiert mit einem speziellen, hochfesten WAAM-Massivdraht (Streckgrenze &gt;790 MPa) geschweißt. Die gezielte Einstellung der geometrischen Eigenschaften erfolgt durch Schweißparameter und Nahtaufbau bei ca. 4 kg/h mittlerer Abschmelzleistung. Die Wärmeführung wird innerhalb eines statistischen Versuchsplanes mittels Streckenenergie (200 kJ/m bis 650 kJ/m) und Zwischenlagentemperatur (100 °C bis 300 °C) so variiert, dass die t8/5-Abkühlzeiten dem empfohlenen Verarbeitungsbereich entsprechen (ca. 5 s bis 20 s). Ziel ist es bei konstanten geometrisch-konstruktiven Randbedingungen, den Einfluss der Wärmeführung auf Gefüge und resultierende Eigenspannungen zu analysieren. Darüber hinaus erfolgt die Bestimmung des Einflusses der t8/5-Abkühlzeit auf die mechanisch-technologischen Eigenschaften des speziellen, hochfesten WAAM-Massivdrahts mithilfe von Dilatometeranalysen. Für die Streckenenergie können neben den Gefügeeinflüssen aufgrund der resultierenden Abkühlzeit deutliche Effekte insbesondere auf die lokalen Eigenspannungen im Bauteil belegt werden. Das Schweißen mit zu hoher Wärmeeinbringung bzw. Abschmelzleistung kann zu ungünstigen Gefüge- und Bauteileigenschaften führen, gleichzeitig jedoch niedrigere Zugeigenspannungsniveaus bewirken. Die Dilatometeranalysen zeigen für den untersuchten WAAM-Schweißzusatzwerkstoff eine großes t8/5-Zeitfenster mit einer vergleichsweise geringen Abnahme der Zugfestigkeit mit zunehmender t8/5-Abkühlzeit. Solche komplexen Wechselwirkungen gilt es letztlich mit diesen Untersuchungen zu klären, um leicht anwendbare Verarbeitungsempfehlungen und Normvorgaben für ein wirtschaftliches, anforderungsgerechtes und risssicheres WAAM von hochfesten Stählen den Anwendern zur Verfügung zu stellen.</abstract>
    <parentTitle language="deu">DVS Berichte, Assistentenseminar Fügetechnik</parentTitle>
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    <title language="deu">Einfluss der Wärmeführung auf die Eigenspannungsausbildung und Kaltrisssicherheit in geschweißten Konstruktionen aus hochfesten Feinkornbaustählen</title>
    <abstract language="deu">Aus wirtschaftlichen, konstruktiven sowie ästhetischen Aspekten werden moderne Stahlbaukonstruktionen immer schlanker und leichter ausgeführt. Dazu werden zunehmend hochfeste Feinkornbaustähle mit Dehngrenzen ≥ 690 MPa eingesetzt, wodurch eine Gewichtsreduzierung von 30 % bis 50 % und eine Kostenersparnis von 5 % bis 15 % erreicht werden kann.&#13;
&#13;
Das Potential hochfester Feinkornbaustähle ist unter Beachtung der heutigen Richtlinien und Regelwerke jedoch nicht ohne weiteres nutzbar. Durch das Forschungsvorhaben wurde der Einfluss der Wärmeführung auf die Eigenspannungsausbildung und Kaltrissbildung unter Berücksichtigung realitätsnaher Steifigkeitsbedingungen untersucht. Auf der Grundlage dieser Erkenntnisse wurde ein Beitrag zur Verbesserung der Verarbeitungsrichtlinien erarbeitet, welche dem Verarbeiter eine sichere schweißtechnische Verarbeitung bei verbesserter Ausnutzung der Materialeigenschaften ermöglicht. Vor allem die Tragfähigkeit und die Sicherheit der Schweißverbindung bestimmen die Bemessung der Konstruktion und somit den nachhaltigen und ökonomischen Einsatz dieser Güten. Der Zusammenhang zwischen der Höhe der entstehenden Eigenspannungen und der Wärmeführung in realen Konstruktionen ist zurzeit nur qualitativ überschaubar und führt zu einer eher konservativen Auslegung heutiger Schweißkonstruktionen. Die wirtschaftliche Verarbeitung hochfester Stähle wird neben dem Erreichen anforderungsgerechter mechanischer Eigenschaften im Schweißnahtbereich vor allem durch die Vermeidung von Kaltrissen bestimmt. Die diesbezüglichen Empfehlungen in den geltenden Regelwerken beruhen jedoch vornehmlich auf Erkenntnissen aus Laborschweißungen an Kleinproben unter freier äußerer Schrumpfung. Die Hauptursachen für die Entstehung von Eigenspannungen wie inhomogene, lokale Erwärmung und Abkühlung der schweißnahtnahen Bereiche und insbesondere die konstruktive Schrumpfbehinderung infolge umgebender Montagegruppen werden damit jedoch nicht abgebildet. Der Einfluss der Wärmeführung, insbesondere der lokalen Vorwärmung, auf die Eigenbeanspruchung einer Konstruktion ist derzeit weitgehend unbekannt.&#13;
&#13;
Ziel des Forschungsvorhabens war es, den Einfluss der Wärmeführung auf die Eigenspannungsausbildung in geschweißten Konstruktionen zu quantifizieren sowie Aussagen zur Beeinflussung und Absenkung der Eigenspannungen und somit der Gesamteigenbeanspruchung von Schweißkonstruktionen zu erarbeiten. Dazu wurden durch die sukzessive Steigerung des Einspanngrades der Zusammenhang zwischen Wärmeführung und resultierender Eigenspannung unter zusätzlicher Schrumpfbehinderung geklärt. Ferner wurde die Übertragbarkeit der den Regelwerken zugrundeliegenden Kleinprobenergebnisse auf reale Konstruktionen untersucht. Mithilfe systematischer Klein- und Großlastschweißversuche an definiert schrumpfbehinderten Proben konnte der Einfluss der Wärmeführung sowohl auf die lokalen nahtnahen Eigenspannungen als auch globale Eigenbeanspruchungen durch Reaktionsspannungen analysiert werden. Es zeigte sich, dass eine Reduktion der lokalen Eigenspannungen und der Eigenbeanspruchung von geschweißten Konstruktionen durch eine geringere Wärmeeinbringung möglich ist. Eine Absenkung der Zwischenlagentemperatur erwies sich dabei unter anderem als besonders günstig. Damit ist es möglich vorhandene Wärmeführungskonzepte für hochfeste Stähle zu optimieren und dadurch die Kaltrissbildung zu vermeiden.</abstract>
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    <identifier type="isbn">987-3-942541-57-2</identifier>
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    <note>Schlussbericht zu dem über die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen "Otto von Guericke" (AiF) im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung und -entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi) aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages geförderten Vorhaben IGF 17267 N (Bewilligungszeitraum: 01.09.2011 bis 31.12.2013)</note>
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    <author>Thomas Kannengießer</author>
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    <title language="deu">Herstellung beanspruchungsgerechter Oberflächen durch Kombination innovativer additiver und abtragender Fertigungsschritte an hochbelasteten Komponenten</title>
    <abstract language="deu">Die additive Fertigung mittels Schweißverfahren bietet große ökonomische Vorteile für eine ressourceneffiziente Bauteilherstellung. Offene Fragen bezüglich Homogenität, Anisotropie der Schweißgefüge und den damit verbundenen Bauteileigenschaften stehen einer wirtschaftlichen Verarbeitung oftmals im Wege. Finale Bauteilgeometrie und Oberflächengüte erfordern meist komplementäre subtraktive Fertigungsschritte. Werkstoffe für hochbelastbare Komponenten sind oftmals schwer spanbar. In einem Vorhaben der BAM und des ISAF wurde untersucht, wie die Modifikation der AM-Schweißzusätze und das ultraschallunterstützte Fräsen (US) die Zerspanungssituation verbessern. Der vorliegende Artikel stellt wesentliche Zusammenhänge zwischen Legierung, Gefüge und Zerspanung zweier schwer spanbarer Hochleistungslegierungen (FeNi und CoCr) dar. Großes Potenzial zeigte neben dem US die Modifikation mit Zr und Hf bei Zulegierung in das Schweißgut mittels Beschichtung von Massivdrähten bzw. Herstellung von Fülldrähten.</abstract>
    <parentTitle language="deu">Schweissen und Schneiden</parentTitle>
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    <author>Dirk Schröpfer</author>
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    <title language="eng">Residual stress formation in DED-arc manufactured high strength steel components</title>
    <abstract language="eng">Additive manufacturing (AM) processes enable the efficient production of advanced constructions. New developments in topology optimization are leading to weight-optimized designs of increasing complexity. Direct energy deposition processes (DED) such as wire and arc-based additive manufacturing are an important method of additive manufacturing. The wire filler metals enable a wide range of materials, while the arc process provides a high deposition rate compared to laser and powder-based processes. Combined with the use of high-strength steels, the thickness of walls or components can be significantly reduced in the context of lightweight construction, which results in significant savings in energy, costs, time and resources. Suitable high-strength steel filler metals are commercially available for DED-arc AM processes. However, guidelines and quantitative knowledge about welding stresses and cold cracking issues during component production and service are lacking. This limits the industrial application considerably. In a joint project of BAM and Chemnitz University of Technology, the main influences and complex interactions of material, production process, design and processing steps on the residual stress level are investigated. The aim is to develop processing recommendations and a cold cracking test for economical processing and stress-related design of high-strength steels with DED-arc. This study focuses on residual stress analysis by neutron diffraction (ND) and X-ray diffraction (XRD) on defined test specimens. The ND analysis were performed at the Paul Scherrer Institute- Villigen, Switzerland (PSI) and the XRD analysis at BAM. The study shows a quantitative and qualitative comparison of the residual stress magnitudes and distribution between the component bulk (ND) and surface (XRD) analyses. The ND analysis reveals that in DED-arc AM walls the residual stresses dominate in the direction of welding and are negligibly small in each case transverse to the direction of welding. The topology of the analyzed residual stresses shows almost identical residual stress maps compared to XRD. In addition, the residual stresses are significantly influenced by the solid phase transformation of the material due to low cooling times and less post heat treatment cycles of following AM layers  in the area of the top layer.</abstract>
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    <title language="deu">Kurzdarstellung der Projektergebnisse - Einfluss der Wärmeführung auf die Eigenspannungsausbildung und Kaltrisssicherheit in geschweißten Konstruktionen aus hochfesten Feinkornbaustählen - IGF-Vorhaben IGF-Nr. 17267 N (P 922)</title>
    <abstract language="deu">Aus wirtschaftlichen, konstruktiven sowie ästhetischen Aspekten werden moderne Stahlbaukonstruktionen immer schlanker und leichter ausgeführt. Dazu werden zunehmend hochfeste Feinkornbaustähle mit Dehngrenzen ≥ 690 MPa eingesetzt, wodurch eine Gewichtsreduzierung von 30 % bis 50 % und eine Kostenersparnis von 5 % bis 15 % erreicht werden kann.&#13;
&#13;
Das Potential hochfester Feinkornbaustähle ist unter Beachtung der heutigen Richtlinien und Regelwerke jedoch nicht ohne weiteres nutzbar. Durch das Forschungsvorhaben wurde der Einfluss der Wärmeführung auf die Eigenspannungsausbildung und Kaltrissbildung unter Berücksichtigung realitätsnaher Steifigkeitsbedingungen untersucht. Auf der Grundlage dieser Erkenntnisse wurde ein Beitrag zur Verbesserung der Verarbeitungsrichtlinien erarbeitet, welche dem Verarbeiter eine sichere schweißtechnische Verarbeitung bei verbesserter Ausnutzung der Materialeigenschaften ermöglicht. Vor allem die Tragfähigkeit und die Sicherheit der Schweißverbindung bestimmen die Bemessung der Konstruktion und somit den nachhaltigen und ökonomischen Einsatz dieser Güten. Der Zusammenhang zwischen der Höhe der entstehenden Eigenspannungen und der Wärmeführung in realen Konstruktionen ist zurzeit nur qualitativ überschaubar und führt zu einer eher konservativen Auslegung heutiger Schweißkonstruktionen. Die wirtschaftliche Verarbeitung hochfester Stähle wird neben dem Erreichen anforderungsgerechter mechanischer Eigenschaften im Schweißnahtbereich vor allem durch die Vermeidung von Kaltrissen bestimmt. Die diesbezüglichen Empfehlungen in den geltenden Regelwerken beruhen jedoch vornehmlich auf Erkenntnissen aus Laborschweißungen an Kleinproben unter freier äußerer Schrumpfung. Die Hauptursachen für die Entstehung von Eigenspannungen wie inhomogene, lokale Erwärmung und Abkühlung der schweißnahtnahen Bereiche und insbesondere die konstruktive Schrumpfbehinderung infolge umgebender Montagegruppen werden damit jedoch nicht abgebildet. Der Einfluss der Wärmeführung, insbesondere der lokalen Vorwärmung, auf die Eigenbeanspruchung einer Konstruktion ist derzeit weitgehend unbekannt.&#13;
&#13;
Ziel des Forschungsvorhabens war es, den Einfluss der Wärmeführung auf die Eigenspannungsausbildung in geschweißten Konstruktionen zu quantifizieren sowie Aussagen zur Beeinflussung und Absenkung der Eigenspannungen und somit der Gesamteigenbeanspruchung von Schweißkonstruktionen zu erarbeiten. Dazu wurden durch die sukzessive Steigerung des Einspanngrades der Zusammenhang zwischen Wärmeführung und resultierender Eigenspannung unter zusätzlicher Schrumpfbehinderung geklärt. Ferner wurde die Übertragbarkeit der den Regelwerken zugrundeliegenden Kleinprobenergebnisse auf reale Konstruktionen untersucht. Mithilfe systematischer Klein- und Großlastschweißversuche an definiert schrumpfbehinderten Proben konnte der Einfluss der Wärmeführung sowohl auf die lokalen nahtnahen Eigenspannungen als auch globale Eigenbeanspruchungen durch Reaktionsspannungen analysiert werden. Es zeigte sich, dass eine Reduktion der lokalen Eigenspannungen und der Eigenbeanspruchung von geschweißten Konstruktionen durch eine geringere Wärmeeinbringung möglich ist. Eine Absenkung der Zwischenlagentemperatur erwies sich dabei unter anderem als besonders günstig. Damit ist es möglich vorhandene Wärmeführungskonzepte für hochfeste Stähle zu optimieren und dadurch die Kaltrissbildung zu vermeiden.</abstract>
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    <author>Thomas Kannengießer</author>
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    <title language="eng">Minimization of tool wear in milling of iron aluminides using ultrasonic-assisted process</title>
    <abstract language="eng">Presentation of key results from the ZIM cooperation project "TEWUFEAL" on tool development for ultrasonic-assisted milling of iron aluminide alloys cast in gravity die casting.</abstract>
    <enrichment key="eventName">24th International Conference on Wear of Materials</enrichment>
    <enrichment key="eventPlace">Banff, Canada</enrichment>
    <enrichment key="eventStart">16.04.2023</enrichment>
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    <title language="deu">Korrelation von Wärmeführung, Nahtgeometrie, Bauteildesign und Eigenspannungen bei DED-Arc mit hochfesten Zusatzwerkstoffen</title>
    <abstract language="deu">Hochfeste Feinkornbaustähle verfügen über großes Potenzial für gewichtsoptimierte, effiziente Strukturen in vielen modernen Stahlkonstruktion. Weitere Effizienzsteigerungen können durch additives Fertigen sowie bionische Bauweisen erreicht werden. Hochfeste Zusatzwerkstoffe für formgebendes MSG-Schweißen (engl.: Wire Arc Additive Manufacturing, WAAM) sind bereits von den Schweißzusatzherstellern lieferbar. Eine breite industrielle Anwendung insbesondere für KMU ist aufgrund fehlender quantitativer Erkenntnisse und Richtlinien bezüglich schweißbedingter Beanspruchungen und Bauteilsicherheit während der Herstellung und des Betriebs derzeit stark limitiert. In einem gemeinsamen Forschungsprojekt (FOSTA-P1380/IGF21162BG) der BAM und der TU Chemnitz werden daher die mit Eigenspannungsausbildung und der Gefahr einer Kaltrissbildung verbundenen prozess- und werkstoffbedingten sowie konstruktiven Einflüsse beim WAAM hochfester Stähle untersucht. Der vorliegende Beitrag fokussiert die Analyse der Auswirkungen von Schweißwärmeführung und Design der WAAM-Bauteile auf Nahtgeometrie, Materialausnutzung und Eigenspannungen. Hierfür werden geometrisch definierte Probenkörper (Hohlquader) vollautomatisiert mit einem speziellen, hochfesten WAAM-Massivdraht (Streckgrenze &gt;790 MPa) geschweißt. Die Wärmeführung wird innerhalb eines statistischen Versuchsplans so variiert, dass die Dt8/5-Abkühlzeiten im empfohlenen Verarbeitungsbereich (ca. 5 s bis 20 s) liegen. Das WAAM-Schweißen komplexer Geometrien mit variierenden Schweißwärmeführungen und geometrischen Verhältnissen bzw. Wanddicken bedingt neben den Auswirkungen auf die Abkühlbedingungen, Abkühlzeiten und Gefüge deutliche Einflüsse auf die konstruktiven Steifigkeitsverhältnisse beim Schweißen. Es zeigen sich anhand der Schweißexperimente signifikante Auswirkungen durch Probenskalierung und Wärmeeinbringung auf die resultierenden lokalen Eigenspannungen. Die Folge können ungünstige Bauteileigenschaften und risskritische Zugeigenspannungen sein.</abstract>
    <parentTitle language="deu">DVS Berichte, 43. Assistentenseminar Fügetechnik</parentTitle>
    <enrichment key="eventName">43. Assistentenseminar Füge- und Schweißtechnik 2022</enrichment>
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    <enrichment key="eventStart">27.09.2022</enrichment>
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    <author>R. Scharf-Wildenhain</author>
    <author>A. Hälsig</author>
    <author>J. Hensel</author>
    <author>Karsten Wandtke</author>
    <author>Dirk Schröpfer</author>
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    <title language="deu">Legierungsmodifikation und Einsatz hybrider Fräsprozesse zur Optimierung der Zerspanungssituation Ni-basierter Verschleißschutzauftragschweißungen mit definierten Oberflächen</title>
    <abstract language="deu">Die Verringerung der CO2-Emissionen ist eng mit der Entwicklung hocheffizienter und wirtschaftlicher Komponenten aus Stahl in der Anlagen- und Verfahrenstechnik verknüpft. Um den hohen kombinier-ten korrosiven, tribologischen, thermischen und mechanischen Beanspruchungen stand zu halten, werden auf Anwendungsfall und Stahlwerkstoff abgestimmte Verschleißschutzschichten eingesetzt. Neben der zunehmenden Forderung konventionelle Kobalt- durch Nickellegierungen zu ersetzen, wächst auch der Bedarf nach definierten Ober- bzw. Funktionsflächen hoher Güte. Aufgrund hohen Werkzeugverschleißes ist die erforderliche Fräsbearbeitung zu Herstellung der komplexen Geomet-rien der Bauteile für KMU oftmals wirtschaftlich nicht möglich. Mittels Legierungsmodifikation der Schweißzusätze für nickelbasierte plasmaauftraggeschweißte Verschleißschutzschichten und durch den Einsatz innovativer ultraschallunterstützter Fräsprozesse soll eine günstigere Zerspanbarkeit er-reicht werden, ohne das Verschleißschutzpotential zu mindern. Im vorliegenden Beitrag wird der Ein-fluss der mittels Legierungsmodifikation eingestellten Gefüge- und Ausscheidungsmorphologie auf die Zerspanbarkeit untersucht. Dies erfolgt anhand einer typischerweise für Schneckenmaschinen einge-setzten Verschleißschutzlegierung NiCrMoSiFeB-Legierung („Colmonoy 56 PTA“), die konventionelle CoCr-Legierungen (Stellite) substituiert. Metallurgische Untersuchungen und In-situ-Messungen auf-tretender Prozesskräfte an der Werkzeugschneide beim Fräsen sowie anschließende Untersuchungen von Werkzeugverschleiß und Oberflächenintegrität ermöglichen eine detaillierte Analyse und Korrela-tion zwischen mikrostrukturellen Eigenschaften und Zerspanbarkeit.</abstract>
    <parentTitle language="deu">DVS CONGRESS 2023 Große Schweißtechnische Tagung DVS CAMPUS</parentTitle>
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    <author>Marcel Giese</author>
    <author>Dirk Schröpfer</author>
    <author>Thomas Kannengießer</author>
    <author>Maraike Gräbner</author>
    <author>Kai Treutler</author>
    <author>Volker Wesling</author>
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    <title language="deu">Legierungsmodifikation und Einsatz hybrider Fräsprozesse zur Optimierung der Zerspanungssituation Ni-basierter Verschleißschutzauftragschweißungen mit definierten Oberflächen</title>
    <abstract language="deu">Die Bestrebungen zur Verringerung der CO2-Emissionen erfordern hochbelastbare und effiziente Komponenten aus Stahl in der Anlagen-, Verfahrens- und Kraftwerkstechnik. Hierfür sind in zunehmendem Maße auf den Anwendungsfall und Stahlwerkstoff abgestimmte Verschleißschutzschich-ten und definierte, zerspante Oberflächen notwendig. Die hohen Härten dieser Schichten und der Einsatz konventioneller Co-basierter Verschleißwerkstoffe führen oftmals zu unwirtschaftlichen Bauteilen, gerade aufgrund hohen Werkzeugverschleißes bei der Zerspanung mit geometrisch bestimmter Schneide. Er-kenntnisse über den Einsatz Ni-basierter Verschleißwerkstoffe und die Optimierung der Zerspanbarkeit mittels Legierungsmodifikationen und moderner hybrider Fräsprozesse ohne Verschlechterung der Ver-schleißschutzeigenschaften sind deshalb für die Anwender und Verarbeiter zur wirtschaftlichen Fertigung hochbelasteter Stahlbauteile wesentlich. Der vorliegende Beitrag stellt die Untersuchungsmethodik eines aktuell laufenden Vorhabens der TU Clausthal und BAM, Berlin, vor. Fokus liegt hierbei auf den hochin-strumentierten Fräsexperimenten, die eine reproduzierbare Analyse und Korrelation zwischen den mik-rostrukturellen Eigenschaften der auftraggeschweißten Legierungen, dem Zerspanprozess und der Zer-spanbarkeit, insbesondere der resultierenden Oberflächenintegrität, ermöglichen sollen.</abstract>
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    <title language="deu">Fertigungsbedingte Beanspruchungen und Kaltrisssicherheit in generativ gefertigten Bauteilen aus hochfesten Feinkornbaustählen</title>
    <abstract language="deu">Additive Fertigungsverfahren wie das Direct Energy Deposition-Arc (DED-Arc) oder Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) ermöglichen die effiziente Herstellung gewichtsoptimierter, endkonturnaher Bauteile im modernen Stahlbau. Steigerungen der Effizienz können durch den Einsatz hochfester Stähle erreicht werden, insbesondere durch Verringerung von Wandstärken und Bauteilgewicht sowie signifikante Einsparung von Kosten, Zeit und Ressourcen. DED-Arc Schweißzusatzwerkstoffe sind bereits auf dem Markt verfügbar, allerdings fehlen Richtlinien und quantitative Kenntnisse über die schweißbedingte Beanspruchung während der Fertigung und im Betrieb, welche den industriellen Einsatz stark limitieren. In einem gemeinsamen Projekt der BAM und der Technischen Universität Chemnitz wurden die wesentlichen Einflüsse und komplexen Wechselwirkungen von Werkstoff, Fertigungsverfahren, Konstruktion und Bearbeitungsschritten auf die Eigenspannungen untersucht. Ziel war es, den stahlverarbeitenden Anwendern, insbesondere KMU, eine risssichere und beanspruchungsgerechte Herstellung und Modifizierung von Bauteilen und Halbzeugen aus hochfesten Feinkornbaustahl unter Verwendung MSG-basierter generativer Verfahren zu ermöglichen.</abstract>
    <enrichment key="eventName">DVS Innovationstage 2024</enrichment>
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    <author>Andre Hälsig</author>
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    <title language="deu">Einfluss der Schweiß- und Prüfparameter bei der Heißrissbewertung hochfester Schweißzusatzwerkstoffe</title>
    <abstract language="deu">Die Heißrissneigung beim Schweißen kann mittels einer ganzen Reihe von Prüfverfahren ermittelt werden. Eine etablierte Methode ist die sogenannte Varestraint-Prüfung, welche auch an der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) als modifizierter Varestraint/Transvarestraint-Test (MVT) zum Einsatz kommt. Die Ergebnisse von Varestraint-Prüfungen hängen jedoch stets in unter-schiedlichem Maße von der individuellen Prüfmaschinenauslegung und den verwendeten Prüfparametern ab. Dies kann zu einer uneinheitlichen Bewertung des Rissverhaltens führen, wenn die Risslänge konventionell als Kriterium für die Rissneigung herangezogen wird. Scheinbare Abhängigkeiten von Prozessparametern erschweren dann die Interpretation der Ergebnisse. Eine neuartige Bewertungsmethodik entkoppelt den Maschineneinfluss vom Materialverhalten und verwendet die Dehnrate als Risskriterium.</abstract>
    <parentTitle language="deu">Fortschrittsberichte der Materialforschung und Werkstofftechnik</parentTitle>
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    <author>Arne Kromm</author>
    <author>Maximilian Thomas</author>
    <author>Philipp Liepold</author>
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    <title language="eng">Effect of heat control on mechanical properties and residual stresses at the transition zone of component and substrate in hybrid DED‑arc manufacturing</title>
    <abstract language="eng">In hybrid additive manufacturing, components or semi-finished products manufactured by conventional primary forming are enhanced or modified by additive manufactured structures. However, systematic investigations focusing on the critical transition area between the specific properties of the substrate (like high-strength) and the additively manufactured component, made of specific filler material, are still lacking. The focus of the present study was to determine the influence of heat control on the Δt8/5 cooling time, the distortion, the mechanical properties, and the residual stresses in the transition area of hybrid-additive components. This contributed to the knowledge regarding the safe avoidance of cold cracking, excessive distortion, a reduction in yield stress, and the implementation of hybrid DED-arc manufacturing. The heat control was varied by means of heat input and working temperature such that the Δt8/5 cooling times corresponded to the recommended processing range. The heat input has a greater influence on the cooling time in the transition area than the working temperature. Working temperature and the total energy applied per layer have a significant effect on component distortion. The lowest working temperature of 100 °C in combination with the highest total energy per layer leads to significantly greater distortion compared to manufacturing with a high working temperature of 300 °C and low total energy per layer. In addition, the longitudinal residual compressive stresses in the sensitive transition area are reduced from − 500 MPa to approx. − 200 MPa by adjusting the working temperature from 100 to 300 °C. Such complex interactions must be clarified comprehensively to provide users with easily applicable processing recommendations and standard specifications for an economical hybrid additive manufacturing of components made, for example, of high-strength steels in the transition area.</abstract>
    <parentTitle language="eng">Welding in the World</parentTitle>
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    <identifier type="doi">10.1007/s40194-025-02036-z</identifier>
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    <author>R. Scharf-Wildenhain</author>
    <author>Lorenz Engelking</author>
    <author>A. Hälsig</author>
    <author>Dirk Schröpfer</author>
    <author>Thomas Kannengießer</author>
    <author>J. Hensel</author>
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    <title language="eng">Influence of Ultrasonic-Assisted Milling on Surface Integrity of Additively Manufactured Components Using DED-Arc/GMAW</title>
    <abstract language="eng">Additive manufacturing (AM) is increasingly used for producing complex metallic com-ponents. Subsequent machining is essential to achieve final geometries and surface conditions. The resulting surface integrity, particularly the near-surface residual stress state, plays a crucial role in component performance and fatigue life. This study inves-tigates the potential of ultrasonic-assisted milling (USAM), a hybrid machining process, to improve surface integrity and machinability compared to conventional milling (CM). Three materials were investigated, two difficult-to-cut materials CoCr26Ni9Mo5W and FeNi36 and a low-alloy steel S355J2C. The CoCr26Ni9Mo5W and FeNi36 were addi-tively manufactured via DED-Arc and then machined with varying cutting speeds and feed rates within a Design of Experiments. USAM exhibited enhanced machinability and surface integrity, particularly at low cutting speeds, by reducing cutting forces up to 40% and shifting near-surface residual stresses from tensile to compressive. For S355J2C, USAM reduced cutting forces by approximately 45% and induced surface-near compressive residual stresses up to approximately -700 MPa, leading to a 11% higher fatigue strength compared to CM. These findings highlight the advantages of ultrasonic assistance in post-AM machining, offering enhanced fatigue performance and surface quality for various metallic materials.</abstract>
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    <author>Dirk Schröpfer</author>
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    <title language="eng">Influence of Substrate Design on Properties and Residual Stresses in Hybrid AM/DED-Arc of High-Strength Steels</title>
    <abstract language="eng">High-strength, fine-grained structural steels are increasingly used in modern steel construction to meet economic and environmental demands through lightweight design and reduced material usage. Additive manufacturing (AM), in particularly direct energy deposition with gas metal arc welding (DED-Arc), offers significant advantages in flex-ibility, production speed, and cost efficiency. In hybrid AM, conventionally manufac-tured parts are extended or modified using AM processes. Welding-induced residual stresses, especially in the transition area, pose challenges to structural integrity. This study investigates the influence of substrate design and thermal pretreatment on the residual stress state of hybrid AM components made from base material steel S690QL and a welding filler, a modified solid wire G79. Two substrate geometries (I- and T-substrate) are analysed, which are additively and conventionally manufactured, re-spectively. Results show that substrate geometry significantly affects local residual stresses, microstructure and hardness, particularly in the transition are. The findings contribute to a better understanding of the evolution of welding stresses in hybrid AM components to achieve reliable, crack-resistant and economic high-strength steel structures.</abstract>
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    <author>Dirk Schröpfer</author>
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    <title language="deu">Bericht zum Fortschritt des laufenden Projekts: „Praktikable Prüfung geschweißter Ferngasleitungen aus niedrig-legierten Stählen für den sicheren Transport von Wasserstoff“</title>
    <abstract language="deu">Das Vorhaben untersucht, wie geschweißte Ferngasleitungen aus niedriglegierten und höherfesten Stählen sicher für den Transport von Wasserstoff genutzt werden können. Im Fokus steht, in welchem Maß Wasserstoff unter verschiedenen Druck-, Temperatur- und Gaszusammensetzungen in Werkstoffe und Schweißverbindungen eindringt, deren Duktilität mindert und sprödbrüchiges Versagen verursachen kann. Dafür wird die Prüftechnik der Hohlzugproben in Kombination mit Slow-Strain-Rate-Tests weiterentwickelt, um reale Beanspruchungsbedingungen abzubilden und wirtschaftliche, praxisnahe Prüfungen zu ermöglichen. Untersucht werden insbesondere Schweißnahtgefüge, deren Interaktion, zyklische Belastungen sowie die Übertragbarkeit der Laborergebnisse auf reale Komponenten. Ziel ist ein praktikables Bewertungs- und Qualifizierungskonzept, das die H2-Readiness bestehender und neuer Rohrleitungen beschleunigt und in Normung und Industrieanwendung überführt werden kann.</abstract>
    <enrichment key="eventName">Herbstsitzung des Fachausschuss "FA 1 Schweißmetallurgie und Werkstoffverhalten"</enrichment>
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    <author>Dirk Schröpfer</author>
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    <title language="deu">Ultraschallunterstütztes Fräsen innovativer metallischer Werkstoffe zur Optimierung von Oberflächenintegrität und Werkzeugverschleiß Neueste Erkenntnisse und Perspektiven im Kontext der Komponentensicherheit</title>
    <abstract language="deu">Der Vortrag behandelt ultraschallunterstütztes Fräsen als innovative Technologie zur Bearbeitung schwer zerspanbarer metallischer Werkstoffe und deren Einfluss auf Oberflächenintegrität, Werkzeugverschleiß und Komponentensicherheit. Ausgangspunkt ist die Herausforderung durch hohe Festigkeit, heterogene Gefüge und Eigenspannungen bei konventioneller und additiver Fertigung (z. B. Ni-, Co-Legierungen, Eisen-Aluminide). Diese Faktoren führen zu erhöhten Prozesskräften, Werkzeugverschleiß und nachteiligen Oberflächeneigenschaften.&#13;
Ultraschallunterstützung reduziert Zerspankräfte, stabilisiert Prozesse bei AM-Bauteilen und verbessert die Oberflächengüte durch Einbringung von Druckeigenspannungen. Untersuchungen zeigen: Optimale Amplituden (ca. 4 µm) minimieren Eigenspannungen und Defekte, erhöhen die Ermüdungsfestigkeit und verlängern die Werkzeugstandzeit. Bei Eisen-Aluminiden und DED-Arc-gefertigten Bauteilen konnten deutliche Verbesserungen in Rauheit, Kraftverlauf und Verschleiß erzielt werden. Für Co-/Ni-Legierungen wurde zusätzlich die Wirksamkeit durch Legierungsmodifikation nachgewiesen.&#13;
Perspektivisch bietet die Technologie Potenzial für Lebensdauersteigerung hochfester Bauteile, Integration von Oberflächenverfestigung in den Fräsprozess und Reduktion von Nachbearbeitungsschritten. Geplante Projekte adressieren Hochentropielegierungen, Mehrkomponentenwerkstoffe und hybride Fertigungsstrategien. Insgesamt zeigt sich, dass US-Fräsen eine Schlüsselrolle für ressourceneffiziente, sichere und leistungsfähige Komponenten in Leichtbau und Hochtemperaturanwendungen einnehmen kann.</abstract>
    <enrichment key="eventName">4. Wissenschaftliches Forum zur ULTRASONIC-Bearbeitung</enrichment>
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    <author>Dirk Schröpfer</author>
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    <title language="deu">Begrüßung und Vorstellung der BAMund des Fachbereichs 9.2 - Zentrale Forschungswerkstatt</title>
    <abstract language="deu">Die Zentralwerkstatt der BAM übernimmt die Fertigung und Konstruktion komplexer Prüf- und Versuchseinrichtungen und adressiert zugleich zentrale Forschungsthemen zur Werkstoff- und Komponentensicherheit. Dazu gehören die Entwicklung innovativer Fertigungstechnologien, ressourceneffiziente Verarbeitungskonzepte für hochfeste und additive Komponenten sowie die Untersuchung von Fertigungseinflüssen auf Oberflächenintegrität und Werkstoffdegradation. Ein besonderer Fokus liegt auf der H₂-Sicherheit, insbesondere der Fertigung und Prüfung von Hohlzugproben für Wasserstoff-Pipelines. Ergänzend werden Automatisierungslösungen, digitale Methoden und moderne Spanntechnik zur Effizienzsteigerung eingesetzt. Die Arbeiten sind eng mit den BAM-Kompetenzzentren AM@BAM, H2Safety@BAM und WIND@BAM verzahnt und leisten einen Beitrag zur Energiewende sowie zur Normung und zum Technologietransfer.</abstract>
    <enrichment key="eventName">37. Stammtisch Metall des "Der Mittelstand BVMW e.V. "</enrichment>
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    <author>Dirk Schröpfer</author>
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    <title language="deu">HGF-AK "Bau wissenschaftlicher Geräte" - Neues aus der BAM / Fachbereich 9.2</title>
    <abstract language="deu">In dieser Präsentation werden die neuesten Herausforderungen und der Stand des Fachbereiches 9.2 für die Mitarbeit im AK des HGF "Bau wissenschaftlicher Geräte" dargestellt. Hierfür werden Neuigkeiten aus dem Bereich Materialprüfung in der BAM präsentiert und mit den Arbeiten der Zentralwerkstatt, die hierfür notwendig sind, in Zusammenhang gebracht.</abstract>
    <enrichment key="eventName">20. Jahrestagung des Helmholtz-Arbeitskreis "Bau wissenschaftlicher Geräte"</enrichment>
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    <enrichment key="eventStart">07.05.2025</enrichment>
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    <author>Dirk Schröpfer</author>
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    <title language="eng">Influence of machining on the surface integrity of high- and  medium-entropy alloys</title>
    <abstract language="eng">High- and medium-entropy alloys (HEAs) are a quite new class of materials. They have a high potential for applications from low to high temperatures due to the excellent combination of their structural properties. &#13;
Concerning their application as components; processing properties, such as machinability, have hardly been investigated so far. Hence, machinability analyses with a focus on the influence of the milling process and its basic parameters (cutting speed, feed per cutting edge) on the resulting surface integrity of specimens from an equiatomic high- (CoCrFeMnNi) and a medium- (CoCrNi) entropy alloy have been carried out. A highly innovative milling process with ultrasonic assistance (USAM) was compared to conventional milling processes. &#13;
Recent studies have shown that USAM has a high potential to significantly reduce the mechanical load on the tool and workpiece surface during milling. In this study, the basic machining and ultrasonic parameters were systematically varied. After machining, the surface integrity of the alloys was analyzed in terms of topography, defects, subsurface damage, and residual stresses. It was observed that USAM reduces the cutting forces and increases the surface integrity in terms of lower tensile residual stresses and defect density near the surfaces for the CoCrFeMnNi alloy. It was shown that the cutting forces and the metallurgical influence in the sub surface region are reduced by increasing the cutting speed and reducing the feed rate per cutting edge. With the CoCrNi alloy, the tool revealed severe wear. As a result, for this alloy no influence of the parameters on the machinability could be determined.</abstract>
    <parentTitle language="eng">Materials Chemistry and Physics</parentTitle>
    <identifier type="doi">10.1016/j.matchemphys.2021.125271</identifier>
    <identifier type="issn">0254-0584</identifier>
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    <author>Tim Richter</author>
    <author>Dirk Schröpfer</author>
    <author>Michael Rhode</author>
    <author>Andreas Boerner</author>
    <author>Romeo Saliwan Neumann</author>
    <author>M. Schneider</author>
    <author>G. Laplanche</author>
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    <title language="deu">Herstellung beanspruchungsgerechter Oberflächen durch Kombination innovativer additiver und abtragender Fertigungsschritte an hochbelasteten Komponenten</title>
    <abstract language="deu">Die additive Fertigung mittels Schweißverfahren bietet große ökonomische Vorteile für eine ressourceneffiziente Bauteilherstellung. Offene Fragen bezüglich Homogenität, Anisotropie der Schweißgefüge und den damit verbundenen Bauteileigenschaften stehen einer wirtschaftlichen Verarbeitung oftmals im Wege. Finale Bauteilgeometrie und Oberflächengüte erfordern meist komplementäre subtraktive Fertigungsschritte. Werkstoffe für hochbelastbare Komponenten sind oftmals schwer span bar. In einem Vorhaben der BAM und des ISAF wurde untersucht, wie die Modifikation der AM-Schweißzusätze und das ultraschallunterstützte Fräsen (US) die Zerspanungssituation verbessern. Der vorliegende Artikel stellt wesentliche Zusammenhänge zwischen Legierung, Gefüge und Zerspanung zweier schwer spanbarer Hochleistungslegierungen (FeNi und CoCr) dar. Großes Potenzial zeigte neben dem US die Modifikation mit Zr und Hf bei Zulegierung in das Schweißgut mittels Beschichtung von Massivdrähten bzw. Herstellung von Fülldrähten.</abstract>
    <parentTitle language="deu">Jahrbuch Schweißtechnik 2026 - Ein Leitfaden durch die Branche der Füge-, Trenn- und Beschichtungstechnik</parentTitle>
    <identifier type="isbn">978-3-96144-304-8</identifier>
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    <author>Loenz Engelking</author>
    <author>Dirk Schröpfer</author>
    <author>Thomas Kannengießer</author>
    <author>Antonia Eissel</author>
    <author>Kai Treutler</author>
    <author>Volker Wesling</author>
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    <title language="deu">Werkstoffsichere Dickblechschweißung und KI - Ressourceneffizienz für die Energiewende</title>
    <abstract language="deu">Die Energiewende erfordert sichere und beanspruchungsgerechte Schweißverbindungen für Windenergieanlagen, Wasserstoff-Pipelines und Speicher. Hochfeste Stähle ermöglichen leichtere Strukturen und reduzieren den Materialverbrauch, was zu einer ressourceneffizienten Fertigung mit geringeren CO₂-Emissionen führt. Das Projekt fokussiert auf KI-gestützte Fertigungs- und Reparaturstrategien, insbesondere beim Unterpulverschweißen, um fehlerfreie Verbindungen und Kaltrissvermeidung sicherzustellen. Ergänzend werden Prüf- und Bewertungskonzepte für die H₂-Readiness sowie Normungsgrundlagen entwickelt, um die Ergebnisse in Richtlinien und Regelwerke wie DIN, DVS und DVGW zu integrieren.</abstract>
    <enrichment key="eventName">Mitgliederversammlung 2025 der Forschungsvereinigung Stahlanwendung e. V.</enrichment>
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    <title language="eng">Challenges in the evaluation of the weldability of old mild steels for future use</title>
    <abstract language="eng">For reasons of sustainability and cost efficiency, there is an increasing trend in the steel-processing industry to retrofit existing structures, avoiding costly shutdowns or dismantling. Although welding is a cost-effective joining method, it is rarely applied to old steels, whereas riveted or bolted connections are often uneconomical. Repair and refurbishment frequently require the replacement of damaged material or the creation of dissimilar old–new steel joints. Due to the varied manufacturing processes of historical steels, not all twentieth-century steels are inherently weldable, making an initial assessment of weldability&#13;
essential. In this study, a historical non-deoxidized mild steel (produced by Siemens–Martin processing) originating from the construction of the Berlin Radio Tower (erected in 1926) was investigated using dilatometry to analyze its welding behavior. A database of welding CCT diagrams and HAZ simulations was established to support practice-oriented welding experiments, providing key insights into their weld-metallurgical behavior and weldability. Furthermore, initial welding trials were conducted, and the local residual stress states in dissimilar old–new steel joints were determined. These foundational investigations are critical for the development of innovative, load-adapted welding concepts for the repair and refurbishment of existing old-steel infrastructure in Germany.</abstract>
    <parentTitle language="eng">Welding in the World</parentTitle>
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    <author>Nina Schröder</author>
    <author>Marvin Uhlig</author>
    <author>Arne Kromm</author>
    <author>Dirk Schröpfer</author>
    <author>Kevin Höfer</author>
    <author>Jonas Hensel</author>
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    <title language="eng">Influence of Microstructure on the Machinability and Surface Integrity of Additively Manufactured Iron Aluminides</title>
    <abstract language="eng">The increasing global focus on energy and resource efficiency has stimulated a growing interest in additive manufacturing. AM offers economic advantages and enables an efficient use of materials. However, AM components often require subsequent mechanical post-processing, such as machining (e.g. milling), to achieve the final contours or surfaces. This is a particular challenge due to the heterogeneous and anisotropic nature of AM structures, which affect machining and the resulting component properties. High-performance materials such as iron aluminide represent a promising alternative to conventional high-temperature materials with a significant economic advantage. However, the strength and hardness properties, which are advantageous for applications in highly stressed lightweight components, pose a challenge for economical machining in addition to the AM microstructure properties. The difficult-to-cut material causes accelerated tool wear and insufficient surface quality. This study shows that crack-free additive manufacturing of the three-component system of iron-nickel-aluminum is possible, and advantages in terms of machinability compared to FeAl-AM components are achieved. The more homogeneous microstructure leads to a reduction in cutting forces, with positive effects on the machinability and optimized surface integrity. Ultrasonic assisted milling (USAM) offers great potential to address the major challenges posed by difficult-to-cut materials and additively manufactured weld structures. Therefore, this study focuses on assessing the transferability of previous positive results by USAM to the selected iron aluminide alloys. The machinability of the aluminides is analyzed by varying significant influencing variables in finish milling experiments and evaluated in terms of the loads on the tool and the resulting surface integrity.</abstract>
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    <author>Julien Witte</author>
    <author>Kai Treutler</author>
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    <author>Thomas Kannengießer</author>
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    <title language="eng">Welding stress control in high-strength steel components using adapted heat control concepts</title>
    <abstract language="eng">High-strength steels are increasingly applied in modern steel constructions to meet today’s lightweight requirements. Welding of these steels demands a profound knowledge of the interactions between the welding process, cooling conditions, heat input, and the resulting metallurgical occurrences in the weld and its vicinity. Additionally, welding stresses may be detrimental for the safety and performance of high-strength steel component welds during fabrication and service, especially due to the high yield ratio. For a development of strategies to adjust welding heat control, all these effects should be considered, to reach a complete exploitation of the high-strength steel potential. In recent researches at BAM, multilayer GMAW experiments were performed with high-strength steels, in which cooling conditions and resulting microstructure were analyzed for varied heat control parameters. The application of a unique 3d-operating testing facility and X-ray diffraction measurements allowed the analysis of local stresses in the weld while welding and cooling under component relevant shrinkage restraints. As a result, correlations between material behavior, welding, and cooling condition and the arising multi-axial stresses and forces were found. Based on this study, statements for the development of adapted heat control concepts were derived, which are presented by means of specific analysis examples.</abstract>
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    <title language="deu">Von der Anwendung ins Prüflabor: Maßstabsgetreues Bewerten von Spannungen in geschweißten Bauteilen</title>
    <abstract language="deu">Eigenspannungen sind von zentraler Bedeutung für die Performance geschweißter Bauteile. Die Bewertung schweißbedingter Beanspruchungen im Labormaßstab ist oft nicht zielführend. Reale Bauteilschweißungen weisen geometrisch und konstruktiv bedingt meist divergente Wärmeableitungs- und Einspannbedingungen auf. Dadurch lassen sich häufig nur eingeschränkt Aussagen über Eigenspannungshöhen, -verteilungen und die wesentlichen Einflussfaktoren treffen. Dies führt oftmals zur eher konservativen Konstruktionsauslegung und damit zu einer geringeren Ressourcen- und Energieeffizienz. Dieser Beitrag widmet sich den Bestrebungen, reale Randbedingungen beim Bauteilschweißen in das Labor zu übertragen. Es werden die Möglichkeiten eines speziell für diesen Zweck an der BAM entwickelten Prüfsystems mit einer maximalen Tragkraft von 2 MN aufgezeigt. Durch die konstruktive Gestaltung der Anlage lassen sich in Schweißversuchen schweißbedingte Beanspruchungen nachbilden und die komplexen Einflüsse und Wechselwirkungen durch Schweißprozess, Bauteilgeometrie und -konstruktion sowie durch die eingesetzten Grund- und Zusatzwerkstoffe quantifizieren. Darüber hinaus können mittels Röntgenbeugung die resultierenden lokalen Eigenspannungen präzise und mit hoher Ortsauflösung bestimmt werden. Anhand von Beispielen wird die Nachbildung realer Produktionsbedingungen im Labor erörtert und gezeigt, wie die Spannungen beim Schweißen hochfester Baustähle von konstruktiven, werkstoff- und prozessseitigen Randbedingungen abhängen. So wurde geklärt, wie erhöhte Arbeitstemperaturen zum signifikanten Anstieg der Beanspruchungen führen.</abstract>
    <enrichment key="eventName">DVS Congress</enrichment>
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    <title language="eng">Influence of welding stresses on relaxation cracking during heat treatment of a creep-resistant 13CrMoV steel - Part I</title>
    <abstract language="eng">Over the past years economic and environmental considerations have led to a markedly increased demand for efficiency and flexibility in petrochemical plants. The operational temperatures and pressures required today can only be achieved by using new creep-resistant grades of steel. The modified 13CrMoV9-10 vanadium steel shows a good resistance against creep and compressed hydrogen and has been in use for the construction of petrochemical reactors since the mid-1990s. Nevertheless, processing of this type of steel requires extreme care during the welding procedure. This is due to its low toughness and high strength in the welded state when not post weld heat treated combined with increased susceptibility to cracking during stress relaxation. Previous research into crack formation in creep-resistant steels has largely focused on thermal and metallurgical factors; however, little knowledge has been gathered regarding the influence of the welding procedure on crack formation during post weld heat treatment considering real-life manufacturing conditions. The influence of heat control on the mechanical properties has been investigated by simulating the welding and subsequent post weld heat treatment operations during the construction of petrochemical reactors using a special 3-D testing facility on the laboratory scale.&#13;
This work is subdivided in two parts. In part I of this study the stresses resulting from preheating, welding, dehydrogenation heat treatment and the final post weld heat treatment were analyzed during experiments under varied heat control. In all experiments stress relief cracks formed during post weld heat treatment could be observed. The total crack lengths correlated with the welding induced stresses. &#13;
Part II of this work is dedicated to the characterization of the cracks and the microstructure. The application of a special acoustic emission analysis indicated that the cracks formed in a temperature range between 300 °C and 500 °C during the post weld heat treatment. In comparison to small scale specimens welded without additional shrinkage restraint, the toughness of the restrained welds was significantly decreased. SEM and TEM analyses of all samples revealed accelerated aging due to early precipitation of special carbides during post weld heat treatment under component relevant restraint.</abstract>
    <enrichment key="eventName">IIW Annual Assembly</enrichment>
    <enrichment key="eventPlace">Bratislava, Slovakia</enrichment>
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    <author>Dirk Schröpfer</author>
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    <title language="deu">Von der Anwendung ins Prüflabor: Maßstabsgetreues Bewerten von Spannungen in geschweißten Bauteilen</title>
    <abstract language="deu">Eigenspannungen sind von zentraler Bedeutung für die Performance geschweißter Bauteile. Die Bewertung schweißbedingter Beanspruchungen im Labormaßstab ist oft nicht zielführend. Reale Bauteilschweißungen weisen geometrisch und konstruktiv bedingt meist divergente Wärmeableitungs- und Einspannbedingungen auf. Dadurch lassen sich häufig nur eingeschränkt Aussagen über Eigenspannungshöhen, -verteilungen und die wesentlichen Einflussfaktoren treffen. Dies führt oftmals zur eher konservativen Konstruktionsauslegung und damit zu einer geringerenRessourcen- und Energieeffizienz. Dieser Beitrag widmet sich den Bestrebungen, reale Randbedingungen beim Bauteilschweißen in das Labor zu übertragen. Es werden die Möglichkeiten eines speziell für diesen Zweck an der BAM entwickelten Prüfsystems mit einer maximalen Tragkraft von 2 MN aufgezeigt. Durch die konstruktive Gestaltung der Anlage lassen sich in Schweißversuchen schweißbedingte Beanspruchungen nachbilden und die komplexen Einflüsse und Wechselwirkungen durch Schweißprozess, Bauteilgeometrie und -konstruktion sowie durch die eingesetzten Grund- und Zusatzwerkstoffe quantifizieren. Darüber hinaus können mittels Röntgenbeugung die resultierenden lokalen Eigenspannungen präzise und mit hoher Ortsauflösung bestimmt werden. Anhand von Beispielen wird die Nachbildung realer Produktionsbedingungen im Labor erörtert und gezeigt, wie die Spannungen beim Schweißen hochfester Baustähle von konstruktiven, werkstoff- und prozessseitigen Randbedingungen abhängen.&#13;
So wurde geklärt, wie erhöhte Arbeitstemperaturen zum signifikanten Anstieg der Beanspruchungen führen.</abstract>
    <parentTitle language="deu">DVS-Congress 2018 - DVS-Berichte</parentTitle>
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    <title language="deu">Kaltrissvermeidung in Schweißverbindungen aus hochfesten Feinkornbaustählen bei engen Nahtspalten und fokussiertem Lichtbogen</title>
    <abstract language="deu">Heute werden in Stahlkonstruktionen zunehmend hochfeste Baustähle (Streckgrenze ≥ 960 MPa) eingesetzt. Daher sind auch in Schweißnähten solche hohen Festigkeiten gefordert. Jedoch können hohe Eigenspannungen aufgrund geringerer plastischer Dehnungsreserven in diesen Schweißnähten die Sicherheit der Bauteile vermindern. Diese sind insbesondere im Zusammenhang mit Wasserstoff und Härtegefügen risskritisch. Niedrige Bauteilbeanspruchungen und Kosteneinsparungen lassen sich heutzutage mit modernen fokussierten Lichtbogenvarianten und engeren Nahtspalten erreichen. Die vorliegende Studie zeigt allerdings, dass diese modernen Schweißprozesse und die angepasste Nahtgeometrie höhere Wasserstoffkonzentrationen und signifikant gesteigerte oberflächennahe Zugeigenspannungsniveaus bedingen. Anhand mehrlagiger Schweißversuche an S960QL unter Variation von Wärmeführung, Lichtbogenvariante und Nahtöffnungswinkel wurden die Effekte und Wechselwirkungen unter Zuhilfenahme von Eigenspannungsanalytik mittels Röntgendiffraktometrie und Wasserstoffanalytik mittels Trägergasheißextraktion systematisch untersucht. Das Schweißgefüge führte unter kritischer mechanischer Beanspruchung und erhöhtem Gehalt an diffusiblem Wasserstoff insbesondere bei geringem Nahtöffnungswinkel und fokussiertem Lichtbogen zu einer deutlichen Ausbildung von Mikrorissen. Die Mikrorisse führten teils zu einer makroskopischen Ausprägung. Durch Analysen zur Nachwärmung aus der Schweißwärme heraus konnten suffiziente Wärmeführungsparameter für eine effektive Prävention solcher Risse erarbeitet werden. Die vorliegende Arbeit zeigt anhand des Interaktionssystems bei der wasserstoffunterstützten Kaltrissbildung Gefüge-Beanspruchung-Wasserstoff, welche Wärmeführungs- und Schweißparameter sich für die hochfesten Feinkornbaustähle zur Kaltrissvermeidung eignen.</abstract>
    <parentTitle language="deu">Fortschrittsberichte der Materialforschung und Werkstofftechnik</parentTitle>
    <identifier type="isbn">978-3-8440-6471-1</identifier>
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    <title language="deu">Kaltrissvermeidung in Schweißverbindungen aus hochfesten Feinkornbaustählen bei engen Nahtspalten und fokussiertem Lichtbogen</title>
    <abstract language="deu">Heute werden in Stahlkonstruktionen zunehmend hochfeste Baustähle (Streckgrenze ≥ 960 MPa) eingesetzt. Daher sind auch in Schweißnähten solche hohen Festigkeiten gefordert. Jedoch können hohe Eigenspannungen aufgrund geringerer plastischer Dehnungsreserven in diesen Schweißnähten die Sicherheit der Bauteile vermindern. Diese sind insbesondere im Zusammenhang mit Wasserstoff und Härtegefügen risskritisch. Niedrige Bauteilbeanspruchungen und Kosteneinsparungen lassen sich heutzutage mit modernen fokussierten Lichtbogenvarianten und engeren Nahtspalten erreichen. Die vorliegende Studie zeigt allerdings, dass diese modernen Schweißprozesse und die angepasste Nahtgeometrie höhere Wasserstoffkonzentrationen und signifikant gesteigerte oberflächennahe Zugeigenspannungsniveaus bedingen. Anhand mehrlagiger Schweißversuche an S960QL unter Variation von Wärmeführung, Lichtbogenvariante und Nahtöffnungswinkel wurden die Effekte und Wechselwirkungen unter Zuhilfenahme von Eigenspannungsanalytik mittels Röntgendiffraktometrie und Wasserstoffanalytik mittels Trägergasheißextraktion systematisch untersucht. Das Schweißgefüge führte unter kritischer mechanischer Beanspruchung und erhöhtem Gehalt an diffusiblem Wasserstoff insbesondere bei geringem Nahtöffnungswinkel und fokussiertem Lichtbogen zu einer deutlichen Ausbildung von Mikrorissen. Die Mikrorisse führten teils zu einer makroskopischen Ausprägung. Durch Analysen zur Nachwärmung aus der Schweißwärme heraus konnten suffiziente Wärmeführungsparameter für eine effektive Prävention solcher Risse erarbeitet werden. Die vorliegende Arbeit zeigt anhand des Interaktionssystems bei der wasserstoffunterstützten Kaltrissbildung Gefüge-Beanspruchung-Wasserstoff, welche Wärmeführungs- und Schweißparameter sich für die hochfesten Feinkornbaustähle zur Kaltrissvermeidung eignen.</abstract>
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    <title language="deu">Vermeidung von Kaltrissen beim Mehrlagenschweißen mit modifizierten Sprühlichtbogenprozessen - Welchen Einfluss haben Nahtgeometrie und Wärmeführung?</title>
    <abstract language="deu">Das Schweißen hochfester Feinkornbaustähle mit modifizierten Sprühlichtbögen bietet die Möglichkeit, kleinere Nahtöffnungswinkel zu schweißen.&#13;
Allerdings findet der modifizierte Sprühlichtbogen in den Regelwerken zur schweißtechnischen Verarbeitung hochfester Feinkornbaustähle unter Vermeidung von Kaltrissbildung bisher keine Berücksichtigung. Dieser Beitrag betrachtet die Wechselwirkungen der Haupteinflussgrößen auf die Kaltrissbildung beim Schweißen mit kleineren Nahtöffnungswinkeln am Beispiel des hochfesten Stahls S960QL.</abstract>
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    <title language="eng">In-situ Observation of Stress Evolution and Cracking during High Strength Steel Welding</title>
    <abstract language="eng">Residual stresses are crucial when assessing the performance of welded components. The present work deals with the possibilities of transferring the real-life boundary conditions of welding, which influence the residual stress, into the laboratory. The possibilities of a test system with a load capacity of 2 MN specifically developed for online monitoring of stress formation and cracking are shown. Due to the structural design, global process, geometry and material-dependent stresses are induced, which can be quantified in-situ during welding and post weld heat treatment. Examples are presented how the conditions to be found during production are simulated in the laboratory. It is shown how welding residual stresses in high-strength steels are affected by the heat control. Elevated working temperatures significantly increase the tensile residual stresses in the heat affected zone (HAZ). The effect of mechanical stresses resulting from welding on stress relief cracking is demonstrated by the example of a creep resistant steel. Reheat cracks were monitored online during post weld heat treatment.</abstract>
    <parentTitle language="eng">Proceedings of Visual-JW 2019 &amp; WSE 2019</parentTitle>
    <enrichment key="eventName">Visual-JW 2019 &amp; WSE 2019 The 5th International Symposium on Visualization in Joining &amp; Welding Science through Advanced Measurements and Simulation &amp;  The 8th International Conference of Welding Science and Engineering</enrichment>
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    <title language="eng">Wear resistance of modified Ni based claddings in relation to the resulting machinability via ultrasonic-assisted milling</title>
    <abstract language="eng">In the field of plastics processing, extruder screws are subjected to significant wear stresses. The extruder screw is the main wear component in those production machines and is usually coated with intermetallic wear protection alloys composed of Ni-based alloys, specifically Colmonoy C56 PTA (NiMoCrSi). There is a growing demand for providing an economic machinability of these alloys to achieve defined contours with a sufficient surface integrity. Recent investigations exhibit promising results applying ultrasonic milling for such hard-to-cut materials. The Colmonoy C56 is modified by various alloying additions Ti, Nb, Mo, Hf, and Al, and then cladded on a steel S355 via Plasma Transferred Arc process. The effect of alloying additions on the microstructure is analyzed regarding their resistance to abrasive and adhesive wear. With Miller test ASTM G75 the influence of alloying elements on resistance to abrasive wear for two abrasive materials is investigated (high-grade corundum F220 and quartz powder). The wear loss is not increased for additions of Nb and Ti compared to the base material C56. Modifications with Hf or Al reduces the resistance to abrasive wear and significantly increases material loss. The extruder screw is also subject to adhesive wear, which can be quantified by means of the pin-roll test. It is demonstrated that the addition of Hf, for example, contributes to a reduction in wear loss. Aim of the investigations is to find suitable modifications for the wear claddings of C56 for a sufficient machineability, without compemising the wear resistant. The machinability is considerably affected by the alloy additions, and is determined using ultrasonic-assisted milling. The addition of hafnium reduces machinability, i.e. significantly increases cutting forces. The incorporation of Nb exhibits a significant reduction of cutting forces, and results in reduced tool wear and an enhanced of surface integrity (roughness, density of defects, residual stresses).</abstract>
    <enrichment key="eventName">Wear of Materials 2025</enrichment>
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    <title language="eng">Comparative residual stress analysis on a DED-Arc manufactured high-strength steel component using the contour method and XRD</title>
    <abstract language="eng">Lightweight construction is a vital approach for reducing CO₂ emissions. It contributes to the development of more energy-efficient structures and supports the overall goal of achieving carbon neutrality in the transition to sustainable manufacturing. Thus, a topology-optimized design often leads to complex geometries. Additive manufacturing (AM) processes such as direct energy deposition with arc (DED-Arc) offers a great design freedom due to the build-up of components in layers. Furthermore, they enable efficient production due to the high deposition rate, process reliability and good automation capability. Further efficiency can be achieved through weight optimization, enabled by high-strength steels. However, a major challenge is the process induced residual stresses (RS) in the component. High tensile residual stresses are detrimental as they increase the risk of cold cracking. Knowledge of residual stress distribution is crucial for predicting service life of the component and structural integrity assessment, especially for safety critical applications. Therefore, this study focuses on the use of Contour method (CM) to analyse the full field longitudinal residual stresses in an open hollow cuboid component (dimensions: 120 x 50 x 30 mm3) manufactured by DED-Arc (yield strength &gt; 730 MPa). In the contour method, the component is cut along a desired plane of interest and the contour of deformed cut surface is measured. A finite element model is used to reconstruct the residual stresses field in the 2-dimensional plane of cut. In this paper a modified cutting strategy was employed, post cutting the deformed cut surfaces were measured utilizing two surface measurement techniques i.e., coordinate measuring machine (CMM) and a 3D Scanner. The accuracy of the contour method was validated against surface stresses measured using X-ray diffraction. Additionally, a comparison of neutron diffraction experiments was conducted. The residual stresses were further correlated with hardness measurements. The results from surface measurement techniques showed good agreement regarding the measured displacement contours and the contour method results revealed peak stresses in the DED-Arc walls, bending deformation in substrate induces tensile stresses at the bottom of the substrate plate and compressive stresses in the middle top region. The residual stresses obtained from diffraction and contour method showed a good agreement and correlated qualitatively with the hardness measurements.</abstract>
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    <title language="eng">Residual stress evaluation using the contour method of an additive manufactured high-strength steel solid cuboid</title>
    <abstract language="eng">Direct Energy Deposition with Arc (DED-Arc) enables the weight-optimized and near-net-shape manufacturing of complex structures. Lightweight construction principles allow a reduction of CO2 emissions by saving time, costs, and resources. Further optimisations can be achieved by using high-strength steel. This allows for a reduction in wall thickness and optimisation of weight. However, manufacturing intricate geometries using high-strength steels poses challenges in managing residual stresses (RS), which are essential for ensuring the structural integrity of welded components. High residual stresses can increase the risk of cold cracking, arising from the complex interactions between material properties, process conditions, and component design. Despite the availability of suitable filler metals, the lack of comprehensive knowledge and guidelines on residual stress formation limits the industrial application. &#13;
Therefore, in the present study, the contour method (CM) was used to analyse the full field longitudinal residual stresses in an solid cuboid component (dimensions: 120 × 50 × 35 mm³) manufactured by DED-Arc. The CM enables the analysis of the two-dimensional map of residual stresses normal to a cutting plane using a finite element model. For this purpose, a solid cuboid component was welded fully automatically with a high-strength solid wire specially adapted for DED-Arc (yield strength &gt; 790 MPa) onto conventionally manufactured substrates made of S690QL. The residual stresses from CM in the volume are compared with residual stress analyses using X-Ray diffraction on the surface. Additionally, comparative data from previous studies on hollow cuboid structures was included in order to identify similarities and differences in the resulting stress state, and to complement and validate the CM results. These results demonstrate the significant influence of the geometry on the residual stress profiles within the solid cuboid in relation to the open hollow.</abstract>
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    <title language="eng">Wear resistance of modified NiMoCrSi claddings in relation to the resulting surface machinability via ultrasonic-assisted milling</title>
    <abstract language="eng">In the field of plastics processing, extruder screws are subjected to significant wear stresses. The extruder screw is the main wear component in those production machines and is usually coated with intermetallic wear protection alloys composed of Ni-based alloys, specifically Colmonoy C56 PTA (NiMoCrSi). There is a growing demand for providing an economic machinability of these alloys to achieve defined contours with a sufficient surface integrity. Recent investigations exhibit promising results applying ultrasonic milling for such hard-to-cut materials. The Colmonoy C56 is modified by various alloying additions Ti, Nb, Mo, Hf, and Al, and then cladded on a steel S355 via Plasma Transferred Arc process. The effect of alloying additions on the microstructure is analyzed regarding their resistance to abrasive and adhesive wear. With Miller test ASTM G75 the influence of alloying elements on resistance to abrasive wear for two abrasive materials is investigated (high-grade corundum F220 and quartz powder). The wear loss is not increased for additions of Nb and Ti compared to the base material C56. Modifications with Hf or Al reduces the resistance to abrasive wear and significantly increases material loss. The extruder screw is also subject to adhesive wear, which can be quantified by means of the pin-roll test. It is demonstrated that the addition of Hf, for example, contributes to a reduction in wear loss. Aim of the investigations is to find suitable modifications for the wear claddings of C56 for a sufficient machineability, without compemising the wear resistant. The machinability is considerably affected by the alloy additions, and is determined using ultrasonic-assisted milling. The addition of hafnium reduces machinability, i.e. significantly increases cutting forces. The incorporation of Nb exhibits a significant reduction of cutting forces, and results in reduced tool wear and an enhanced of surface integrity (roughness, density of defects, residual stresses).</abstract>
    <parentTitle language="eng">Wear</parentTitle>
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    <author>Maraike Graebner</author>
    <author>Marcel Giese</author>
    <author>Svenja Lorenz</author>
    <author>Kai Treutler</author>
    <author>Dirk Schröpfer</author>
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    <title language="eng">Influence of ultrasonic-assisted milling on surface integrity of additively manufactured components using MSG processes</title>
    <abstract language="eng">Additive manufacturing (AM) is increasingly used for producing complex metallic components. Subsequent machining is essential to achieve final geometries and surface conditions. The resulting surface integrity, particularly the near-surface residual stress state, plays a crucial role in component performance and fatigue life. This study investigates the potential of ultrasonic-assisted milling (USAM), a hybrid machining process, to improve surface integrity and machinability compared to conventional milling (CM). Three materials were investigated, two difficult-to-cut materials CoCr26Ni9Mo5W and FeNi36 and a low-alloy steel S355J2C. The CoCr26Ni9Mo5W and FeNi36 were additively manufactured via Directed Energy Deposition (DED)-Arc and then machined with varying cutting speeds and feed rates within a Design of Experiments. USAM exhibited enhanced machinability and surface integrity, particularly at low cutting speeds, by reducing cutting forces up to 40% and shifting near-surface residual stresses from tensile to compressive. For S355J2C, USAM reduced cutting forces by approximately 45% and induced near-surface compressive residual stresses up to approximately −700 MPa. Rotating bending tests (DIN50100) show that USAM increases the technical fatigue limit from 307 MPa (CM) to 341 MPa (USAM), i.e., by ∼11%. These findings highlight the advantages of ultrasonic assistance in post-AM machining, offering enhanced fatigue performance and surface quality for various metallic materials.</abstract>
    <parentTitle language="eng">Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part L: Journal of Materials: Design and Applications</parentTitle>
    <identifier type="doi">10.1177/14644207261416395</identifier>
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    <author>Lorenz Engelking</author>
    <author>A. Eissel</author>
    <author>Mauro Madia</author>
    <author>Dirk Schröpfer</author>
    <author>K. Treutler</author>
    <author>Julius Kruse</author>
    <author>Thomas Kannengießer</author>
    <author>V. Wesling</author>
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    <title language="eng">Influence of build‑up height on residual stresses in additive repair and modification using DED‑Arc with high‑strength filler metals</title>
    <abstract language="eng">Directed energy deposition (DED)-Arc is suitable for the hybrid additive manufacturing, modification and repair of large metal components with high deposition rates. Residual stresses and distortion are of central importance when characterizing the manufactured components and the sensitive transition area between additive manufactured (AM) component and semifinished product. Residual stresses caused by the thermal cycles during the manufacturing process can impair the mechanical properties of the manufactured parts and can lead to component failure, especially for high-strength steels. Therefore, understanding and controlling residual stresses, when combining different base and feedstock materials, is critical to improve the quality and efficiency of the hybrid DED-Arc process. This article deals with the influence of the build-up height on the residual stress distribution of additively manufactured components with a selected base and feedstock material from commercial high-strength steels. Using a robot-assisted DED-system and a controlled short arc, AM welding experiments were carried out with close to the application parameters at working temperature (200 °C) and heat input (650 kJ/m). Five hybrid AM specimens (AM wall on upright structural steel plate) were produced using a one bead per layer strategy and selected AM-wall heights between 15 and 300 mm. The influence of the AM build height on the longitudinal residual stress in the whole hybrid AM specimen (in welding direction) was analyzed and discussed. All experiments exhibit comparable stress distributions in the area of the substrate plate up to the heat-affected zone (HAZ) and the transition zone, regardless of the building height. The height significantly influences the residual stress distribution of the deposited AM-component. Tensile residual stresses with a maximum range between 300and 400 MPa were always found in the last approx. 18 component layers (upper 40 mm). This is due to restraint of the shrinking of the top layers by the layers below. The lower layers show homogeneous residual stress distributions characterized by low compressive stresses due to the process-related tempering during the deposition of each layer on top of each other. As a result, the significant difference between the various AM build-up heights of the hybrid AM specimens is the extent (or height) of this tempered zone with low compressive stresses. These correlations contribute to the understanding of residual stress development with increasing structure height or ratio of component heights of substrate semi-finished product and AM component in hybrid additive manufacturing.</abstract>
    <parentTitle language="eng">Welding in the World</parentTitle>
    <identifier type="doi">10.1007/s40194-026-02417-y</identifier>
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    <author>R. Scharf-Wildenhain</author>
    <author>Lorenz Engelking</author>
    <author>A. Hälsig</author>
    <author>Dirk Schröpfer</author>
    <author>Thomas Kannengießer</author>
    <author>J. Hensel</author>
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      <value>Heat control</value>
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    <collection role="themenfelder" number="">Additive Fertigung</collection>
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    <thesisPublisher>Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)</thesisPublisher>
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    <publishedYear>2021</publishedYear>
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    <title language="eng">Hydrogen-assisted cracking in GMA welding of high-strength structural steel - A new look into this issue at narrow groove</title>
    <abstract language="eng">Modern arc processes, such as the modified spray arc (Mod. SA), have been developed for gas metal arc welding of high-strength structural steels with which even narrow weld seams can be welded. High-strength joints are subjected to increasingly stringent requirements in terms of welding processing and the resulting component performance. In the present work, this challenge is to be met by clarifying the influences on hydrogen-assisted cracking (HAC) in a high-strength structural steel S960QL. Adapted samples analogous to the self-restraint TEKKEN test are used and analyzed with respect to crack formation, microstructure, diffusible hydrogen concentration and residual stresses. The variation of the seam opening angle of the test seams is between 30° and 60°. To prevent HAC, the effectiveness of a dehydrogenation heat treatment (DHT) from the welding heat is investigated.&#13;
As a result, the weld metals produced at reduced weld opening angle show slightly higher hydrogen concentrations on average. In addition, increased micro- as well as macro-crack formation can be observed on these weld metal samples. On all samples without DHT, cracks in the root notch occur due to HAC, which can be prevented by DHT immediately after welding.</abstract>
    <parentTitle language="eng">Metals</parentTitle>
    <identifier type="doi">10.3390/met11060904</identifier>
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    <author>Thomas Schaupp</author>
    <author>Nina Schröder</author>
    <author>Dirk Schröpfer</author>
    <author>Thomas Kannengießer</author>
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      <value>High-strength structural steel</value>
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      <value>Hydrogen-assisted cracking</value>
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      <value>Weld metal cracking</value>
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    <thesisPublisher>Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)</thesisPublisher>
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    <title language="eng">Influence of Ultrasonic-Assisted Milling on Surface  Integrity and Fatigue Strength of a Low Alloy Steel</title>
    <abstract language="eng">The milling process significantly influences the surface integrity of metallic components through machining induced near surface residual stresses. Modern hybrid machining processes, such as ultrasonic-assisted milling (USAM), offer the potential to induce beneficial near-surface compressive residual stresses compared to the near-surface tensile residual stresses typically resulting from conventional milling (CM). This study investigates the effects of USAM compared to CM on the near-surface residual stress state and fatigue performance of a S355J2C low-alloy steel. Milling experiments and subsequent rotating bending tests revealed that USAM significantly reduces cutting force by approximately 45% and induces near-surface compressive re sidual stresses as low as −733MPa. This leads to a significant improvement in fatigue strength estimated in approximately 34% compared to polished specimens and 11% compared to the CM. These findings highlight the potential of USAM to enhance the fatigue performance of components made of steel.</abstract>
    <parentTitle language="eng">Fatigue &amp; Fracture of Engineering Materials &amp; Structures</parentTitle>
    <identifier type="doi">10.1111/ffe.70259</identifier>
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    <author>Lorenz Engelking</author>
    <author>Mauro Madia</author>
    <author>Dirk Schröpfer</author>
    <author>Julius Kruse</author>
    <author>Romeo Saliwan Neumann</author>
    <author>Thomas Kannengießer</author>
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      <value>Ultrasonic-assisted milling</value>
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    <collection role="institutes" number="">5.1 Mikrostruktur Design und Degradation</collection>
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