TY - CONF A1 - Heßmann, Jennifer A1 - Hilgenberg, Kai A1 - Rethmeier, Michael T1 - Entwicklung einer neuartigen Fügetechnologie N2 - Vorstellung einer neuartigen Fügetechnologie für artungleiche Werkstoffe (Aluminium und Stahl) mit Hilfe von Laserstrahlschweißen und elektromagnetischer Schmelzbadbeeinflussung. T2 - Assistentenseminar CY - Braunlage, Germany DA - 25.09.2019 KW - Laserstrahlschweißen KW - Artungleiche Werkstoffe KW - Elektromagnetische Schmelzbadbeeinflussung KW - Fügetechnologie KW - Stahl und Aluminium PY - 2020 SN - 978-3-96144-071-9 VL - 357 SP - 34 EP - 43 PB - DVS Media GmbH CY - Deutschland, Düsseldorf AN - OPUS4-51052 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - El-Sari, B. A1 - Biegler, M. A1 - Rethmeier, Michael T1 - Investigation of the Application of a C-ring Geometry to validate the Stress Relief Heat Treatment Simulation of Additive Manufactured Austenitic Stainless Steel Parts via Displacement N2 - Directed energy deposition is a metal additive manufacturing process that builds parts by joining material in a layer-by-layer fashion on a substrate. Those parts are exposed to rapid thermo-cycles which cause steep stress gradients and the layer-upon-layer manufacturing fosters an anisotropic microstructure, therefore stress relief heat treatment is necessary. The numerical simulation can be used to find suitable parameters for the heat treatment and to reduce the necessary efforts to perform an effective stress relieving. Suitable validation Experiments are necessary to verify the results of the numerical simulation. In this paper, a 3D coupled thermo-mechanical model is used to simulate the heat treatment of an additive manufactured component to investigate the application of a C-ring geometry for the distortion-based validation of the numerical simulation. Therefore, the C-ring samples were 3D scanned using a structured light 3D scanner to quantify the distortion after each process step. KW - Additive manufacturing KW - Directed energy deposition KW - Laser KW - Heat treatment KW - Numerical simulation PY - 2020 DO - https://doi.org/10.3139/105.110417 VL - 75 IS - 4 SP - 248 EP - 259 PB - Carl Hanser Verlag AN - OPUS4-51318 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gook, S. A1 - Üstündag, Ömer A1 - Gumenyuk, Andrey A1 - Rethmeier, Michael T1 - Verfahren zum fehlerfreien Laserstrahl-Hybridschweißen von gechlossenen Rundnähten N2 - In diesem Beitrag werden Ergebnisse der Untersuchungen eines Verfahrens zum fehlerfreien Laserstrahl Hybridschweißen von geschlossenen Rundnähten vorgestellt. Das Verfahren zielt auf die Vermeidung von Schweißimperfektionen im Überlappbereich einer laserstrahlhybridgeschweißten Rundnaht. Eine Strategie der Prozessführung beim Schließen der Rundnaht wurde entwickelt, mit der ein fehlerfreier Überlappbereich durch die Kontrolle der Erstarrungsbedingungen am Schweißnahtende erreicht wird. Die kontrollierte Wärmeführung wird durch eine Anpassung der Parameter von beiden beteiligten Schweißprozessen, dem Laserstrahl- sowie MSG­ Schweißprozess realisiert. Experimentelle Untersuchungen wurden an 12 mm bis 15 mm dicken Rohrabschnitten durchgeführt. Der Einfluss von Prozessparametern wie der Laserleistungsrampe und Rampenzeit, der Veränderung des Abbildungsmaßstabes und der Defokussierung des Laserstrahls auf die Erstarrungsbedingungen am Ende der Rundnaht wurde untersucht, um eine optimale Strategie zum Herausführen der Prozessenergie zu finden. Im Rahmen der experimentellen Untersuchungen konnte gezeigt werden, dass eine Defokussierung des Laserstrahls im Bereich zwischen 60 mm und 100 mm über einen kurzen Auslaufbereich der Naht von ca. 15 mm zu einer deutlich besseren Nahtausbildung im Überlappbereich führte. Es konnte eine günstige kelchförmige Schweißnahtform ohne eine Tendenz zur Rissbildung erzielt werden. Die Laseroptik mit motorisch angesteuertem Linsensystem ermöglichte dabei eine Vergrößerung des Laserstrahldurchmessers ohne eine Veränderung der Position des MSG-Lichtbogens relativ zur Bauteiloberfläche. T2 - DVS Congress 2020 CY - Online meeting DA - 14.09.2020 KW - Defokussierung KW - Endkrater KW - Laser-Hybridschweißen KW - Rundnaht KW - Überlappbereich PY - 2020 SN - 978-3-96144-098-6 VL - 365 SP - 855 EP - 860 PB - DVS Media GmbH CY - Düsseldorf AN - OPUS4-51324 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Raute, J. A1 - Jokisch, T. A1 - Marko, A. A1 - Rethmeier, Michael T1 - Untersuchung zum Elektronenstrahlschweißen heißrissgefährdeter Nickelbasis-Superlegierungen mittels statistischer Versuchsplanung N2 - Nickelbasis-Superlegierungen sind seit vielen Jahren in unterschiedlichen Industrieanwendungen im Einsatz. Aufgrund der großen Heißrissneigung ist das Schweißen dieser Werkstoffe jedoch bei einer Vielzahl von Legierungen problematisch. Neue Arbeiten auf dem Gebiet zeigen, dass entgegen den gängigen Theorien auch reduzierte Schweißgeschwindigkeiten eine Tendenz zur Verringerung der Rissneigung aufweisen. Bisher existieren jedoch kaum Erkenntnisse zum Prozessverhalten in diesem Parameterbereich. In dieser Arbeit wird daher der Einfluss der relevanten Prozessparameter beim Elektronenstrahlschweißen (EBW) auf die Nahtgestalt im Bereich geringer Vorschubgeschwindigkeiten untersucht. Auf Grundlage der gewonnenen Erkenntnisse soll ein Ansatz zum rissfreien Fügen von komplexen Nickelbasis-Superlegierung gebildet werden. Die praktische Umsetzbarkeit wird abschließend anhand einiger Probeschweißungen an einem besonders heißrissgefährdeten Werkstoff demonstriert. Um fehlerfreie Verbindungen zu ermöglichen, wurden zunächst die relevanten Parameter für die Einstellung von Nahtbreite, Einschweißtiefe, Aspektverhältnis und Nahtfläche anhand einer Versuchsreihe mit 17 Blindschweißungen auf einer 12 mm dicken Platte aus Inconel 718 bestimmt. Die genaue Beschreibung des Einflusses der als signifikant identifizierten Faktoren erfolgte über die Anwendung einer Regressions- und Varianzanalyse. Die Ergebnisse zeigen, dass die Einschweißtiefe, die Nahtbreite, das Aspektverhältnis sowie die Nahtfläche vorrangig über den Strahlstrom, die Fokuslage sowie den Vorschub beeinflusst werden können. Auf Basis der gebildeten statistischen Modelle erfolgte die Vorhersage geeigneter Parameter für eine finale Versuchsreihe. Die abschließenden Demonstratorschweißungen wurden exemplarisch an einer Nickelbasis-Gusslegierung mit besonders hohem Ausscheidungsphasenanteil durchgeführt. Hierfür wurden Schweißungen im I- Stoß an 6,5 mm und 10 mm dicken Blechen ausgeführt. Trotz der mangelnden Schweißeignung und dem hohen Anteil an Ausscheidungsphase des Werkstoffes, zeigten sich nach Optimierung der Prozessparameter keine Heißrisse mehr. T2 - DVS Congress 2020 CY - Online meeting DA - 14.09.2020 KW - Heißrisse KW - Nickelbasis-Superlegierungen KW - Elektonenstrahlschweißen KW - Alloy 247 PY - 2020 SN - 978-3-96144-098-6 VL - 365 SP - 17 EP - 22 PB - DVS Media GmbH CY - Düsseldorf AN - OPUS4-51320 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Brunner-Schwer, C. A1 - Graf, B. A1 - Rethmeier, Michael T1 - Entwicklung des hybriden Auftragschweißens als leistungsfähigen Bechichtungsprozess für Korrosions- und Verschleißschutzschichten N2 - Dieser Beitrag stellt Ergebnisse der Untersuchungen zum Auftragschweißen als Plasma-Laserstrahl-Hybrid-Prozess dar. Es hat sich gezeigt, dass ein Laserstrahl, der in einer gemeinsamen Prozesszone mit einem Plasma-Pulver-Auftragschweißprozess vorlaufend angeordnet ist, diesem Prozess eine erhebliche Geschwindigkeitssteigerung sowie eine Verbesserung der Stabilität ermöglicht. Der Hybrid-Prozess konnte mit Verschleißschutzwerkstoffen sowie dem Korrosionsschutzwerkstoff Inconel 625 bei Vorschubgeschwindigkeiten von bis zu 10 m/min erfolgreich validiert werden. Im Hinblick auf die aktuellen Entwicklungen zu Hochgeschwindiglceits-Laserstrahlauftragschweißen kann der Plasma-Laserstrahl-Hybrid-Prozess zwischen diesen und den konventionellen Verfahren eingeordnet werden. KW - Auftragschweißen KW - Hybridschweißen KW - Laserstrahlschweißen KW - Schutzgasschweißen PY - 2020 SN - 0036-7184 VL - 72 IS - 8 SP - 474 EP - 475 AN - OPUS4-51321 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Pittner, Andreas A1 - Fabry, Çağtay A1 - Hirthammer, Volker A1 - Rethmeier, Michael T1 - Open Science in der Schweißtechnik N2 - Darstellung der aktuellen Situation sowie des Potenzials von Forschungsdatenmanagement und OpenScience in der Schweißtechnik. T2 - WelDX - Open Science Seminar CY - BAM Berlin, Germany DA - 04.03.2020 KW - Digitalisierung KW - Schweißtechnik KW - OpenScience KW - Forschungsdatenmanagement PY - 2020 UR - https://www.bam.de/Content/DE/Veranstaltungen/2020/2020-03-09-weldx-open-science-seminar.html AN - OPUS4-51857 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Bachmann, Marcel A1 - Artinov, Antoni A1 - Meng, Xiangmeng A1 - Rethmeier, Michael T1 - Numerical study of the bulging effect in deep penetration laser beam welding N2 - This article is devoted to the study of the bulging effect in deep penetration laser beam welding. The numerical results of the investigations are based upon experimental results from previous studies to reveal the relationship between the bulging effect and the hot cracking formation, as well as the mixing of alloying elements in the weld pool. The widening of the molten pool in its center area can be observed in full penetration as well as in partial penetration welds on 8 mm and 12 mm thick structural steel plates, respectively. The weld pool shape is extracted from the simulations to evaluate the extent of the necking of the solidification line as well as the bulging phenomena and its influence on the hot cracking phenomena. Relying on an earlier numerical study utilizing a fixed keyhole, simulation models considering a dynamic keyhole are developed thereto. Additionally, the mixing behavior of alloying elements during partial penetration is investigated. The link between the bulge and the studied phenomena is found to be significant. T2 - Lasers in Manufacturing Conference 2021 CY - Online meeting DA - 21.06.2021 KW - Deep penetration laser beam welding KW - Welding simulation KW - Solidification cracking KW - Bulging effect PY - 2021 SP - 1 EP - 8 AN - OPUS4-52848 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Neubert, S. A1 - Pittner, Andreas A1 - Rethmeier, Michael T1 - Experimentelle Bestimmung der umwandlungsplastischen Konstante K und deren Einfluss auf Schweißeigenspannungen N2 - Die in dieser Studie vorgestellte einfache Probengeometrie zeigt sich in Verbindung mit der angewandten Versuchs- und Auswertemethodik geeignet, um den umwandlungsplastischen (TRIP)-Parameter K unter Verwendung des thermomechanischen Simulators Gleeble® 3500 experimentell zu bestimmen. Der TRIP-Parameter K wurde für die Grundwerkstoffe S355J2+N und S960QL, sowie für den hochlegierten Zusatzwerkstoff CN13-4 -IG bestimmt. Die numerische Einflussanalyse zeigt, dass bei der Berechnung von (Oberflächen-)Schweiß­eigen-spannungen die Vernachlässigung des TRIP-Effektes kaum einen Einfluss auf die Längseigenspannungen hat. Im Gegensatz da­ zu resultieren gegenüber dem Referenzfall sig­nifikante Abweichungen der Quereigenspannungen im und um den Schweißnahtbereich. Die Verdopplung des TRIP-Parameters K ge­genüber dem Referenzfall hat nur einen ver­nachlässigbaren Einfluss auf die Längs- sowie Quereigenspannungen auf der Oberfläche. Für eine qualitative und quantitative numerische Nachbildung der experimentell bestimmten Längs- und Quereigenspannungen ist die Be­rücksichtigung der Größenordnung des materi­al-abhängigen TRIP-Parameters K notwendig. T2 - 35. Assistentenseminar Füge- und Schweißtechnik CY - Institut für Werkstoff- und Fügetechnik der Otto-von­ Guericke-Universität Magdeburg DA - 01.12.2014 KW - Umwandlungsplastischen Konstante K KW - Einfluss auf Schweißeigenspannungen PY - 2016 SN - 978-3-945023-55-6 VL - 2016/314 SP - 15 EP - 21 PB - DVS Media Düsseldorf CY - Düsseldorf AN - OPUS4-38057 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Schneider, André A1 - Gumenyuk, Andrey A1 - Rethmeier, Michael T1 - Impiego di un dispositivo per il vuoto locale di tipo mobile nell'applicazione del processo laser. T1 - Deployment of mobile vacuum device in the application of laser beam welding N2 - Lo sviluppo del pennacchio di vapore durante la saldatura laser di metalli con direzioni di propagazione lungo l'asse del fascio laser comporta una riduzione della potenza del laser assorbita nel keyhole. Questi effetti negativi possono essere notevolmente attenuati mediante l'applicazione di una ridotta pressione ambientale, diminuendo così l'interazione tra il fascio laser ed i prodotti dell'evaporazione, condizione che favorisce la stabilità del processo di saldatura e si traduce in una maggiore profondità di penetrazione. Una tecnica convenzionale utilizza il principio della camera a vuoto, simile a quello utilizzato per la saldatura a fascio elettronico. L'applicazione di questa tecnica è limitata dalle dimensioni della camera e riduce quindi i vantaggi di questo approccio, particolarmente per componenti di grandi dimensioni. Abbiamo dimostrato la possibilità di applicazione del vuoto in forma localizzata con apparecchiature mobili, che consentono di generare una pressione ridotta solo in una piccola zona attorno al keyhole. Utilizzando un dispositivo di chiusura appositamente progettato per la pressione, di tipo mobile, che può essere spostato lungo l'asse del giunto è possibile ottenere una pressione assoluta di circa 200 mbar. Questo è sufficiente per aumentare la profondità di penetrazione di circa il 50%. I campioni di acciaio grado S355 sono stati saldati con una potenza laser incrementale da 5 kW a 12 kW a pressione atmosferica e confrontati con quelli saldati a pressione ambiente di 200 mbar. La valutazione della sezione longitudinale ha rivelato un aumento della profondità di penetrazione dei giunti di circa il 35%. Inoltre, sono stati eseguiti test di saldatura in configurazione di giunti testa a testa con lamiere di 15 mm di spessore con diverse potenze associate al fascio laser eseguiti a pressione atmosferica ed a pressione ambiente ridotta di circa 200 mbar. L'aumento nella profondità di penetrazione fino al 40% è relativo alla pressione ridotta. In particolare, basse velocità di saldatura con pressione ridotta si sono rivelate particolarmente vantaggiose in termini di aumento della penetrazione. N2 - The development of the vapour plume during the laser beam welding of metals with propagation directions along the laser beam axis leads to a reduction of the absorbed laser power in the keyhole. These unfavourable effects can be significantly mitigated by the application of a reduced ambient pressure thus decreasing the interaction between the laser beam and evaporation products, which leads to more stable welding process and results in increased penetration depth. A conventional technique use a vacuum chamber principle, similar to that, used for electron beam welding. Application of this technique is restricted by the chamber size and reduces thus the advantages of this approach especially for large components. We demonstrate a possibility of mobile local vacuum application, which allows to generate a reduced pressure only in small region around the keyhole. By using of specially designed mobile pressure lock which can be moved along the welding direction absolute pressure of around 200 mbar could be obtained. This is sufficient to increase the welding depth by around 50%. Samples from S355 were welded with an incremental laser power from 5 kW to 12 kW at atmospheric pressure and compared to those welded at ambient pressure of 200 mbar. The evaluation of the longitudinal section revealed an increase of the welding depth by about 35%. Furthermore, the welding trials in butt joint configuration on 15 mm thick plates at various laser beam power performed for atmospheric and reduced ambient pressure of around 200 mbar. The increase in welding depth up to 40% was established for reduced pressure. Particularly, low welding speeds under reduced pressure were especially advantageous in terms of increasing the welding depth. KW - laser welding KW - Laserstrahlschweißen KW - vacuum KW - local effects KW - Vakuum KW - Lokale Effekte PY - 2016 SN - 0035-6794 VL - 04 IS - 04 SP - 1 EP - 8 AN - OPUS4-35619 LA - mul AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Bakir, Nasim A1 - Gumenyuk, Andrey A1 - Rethmeier, Michael T1 - Investigation of hot crack susceptibility of laser welded joints of four austenitic steels N2 - Laser welding is a widely established manufacturing process in many industry sectors. Solidification cracking represents one of the most inadequately solved problems in welding and has major economic implications. The avoidance of hot crack is for most fusion welding processes a key challenge for an important range of metallic construction materials and affects not only the manufacturers of welding equipment and material manufacturers, but also a large number of customers using welding technologies, as well as welding standardization and research. In this study a new investigation programme has been developed to qualify the hot cracking susceptibility of a variety of austenitic stainless steels. The results show the possibility of using this technique to determinate the critical values that occur with initiation of solidification cracking during laser beam welding T2 - The METEC and 2nd European Steel Technology and Application Days CY - Düsseldorf, Germany DA - 15.06.2015 KW - Laser beam welding KW - Hot cracking KW - Solidification cracking KW - Hot cracking test PY - 2015 SP - 1 EP - 5 AN - OPUS4-36525 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -