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Organisationseinheit der BAM
Der Large Hadron Collider (LHC) des europäischen Kernforschungszentrums CERN ist einer der weltweit größten und leistungsfähigsten Teilchenbeschleuniger. Um den Teilchenstrahl auf seiner Kreisbahn zu halten, werden mit Hilfe supraleitender Spulen sehr starke Magnetfelder erzeugt. Die hierzu benötigten hohen Ströme werden über Verbunddrähte aus Niob-Titan und Kupfer geleitet.
Die Drähte werden u.a. durch Ultraschallschweißungen miteinander verbunden. Eine mangelhafte Verbindung kann zur Erwärmung der Kontaktstelle und in Folge davon zum Zusammenbruch der Supraleitung führen. Auf Anfrage des CERN wurden an der BAM Untersuchungen zur Prüfbarkeit solcher Verbindungen bei Umgebungstemperatur durchgeführt. Es gelang, für einen Verbindungstypen einen Wirbelstromsensor für eine manuelle Prüfung zu entwickeln. Ein Prototyp des Sensors befindet sich beim CERN in der praktischen Erprobung. Das Sensorprinzip sowie Prüfergebnisse aus Labor und Praxis werden vorgestellt.
The contour scan strategies in laser powder bed fusion (LPBF) of Ti-6Al-4V were studied at the coupon level. These scan strategies determined the surface qualities and subsurface residual stresses. The correlations to these properties were identified for an optimization of the LPBF processing. The surface roughness and the residual stresses in build direction were linked: combining high laser power and high scan velocities with at least two contour lines substantially reduced the surface roughness, expressed by the arithmetic mean height, from values as high as 30 μm to 13 μm, while the residual stresses rose from ~340 to about 800 MPa. At this stress level, manufactured rocket fuel injector components evidenced macroscopic cracking. A scan strategy completing the contour region at 100 W and 1050 mm/s is recommended as a compromise between residual stresses (625 MPa) and surface quality (14.2 μm). The LPBF builds were monitored with an in-line twin-photodiode-based melt pool monitoring (MPM) system, which revealed a correlation between the intensity quotient I2/I1, the surface roughness, and the residual stresses. Thus, this MPM system can provide a predictive estimate of the surface quality of the samples and resulting residual stresses in the material generated during LPBF.