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Low transformation temperature (LTT) welding consumables are an innovative approach to reduce tensile residual stress in weld seams and the surrounding heat affected zone (HAZ). The reduced tensile stress can lead to an improvement in fatigue strength of welded components. LTT alloys are characterized by a chemical composition which reduce the martensite start temperature (Ms) close to room temperature. This article focuses on a hybrid use of LTT filler metals, where the LTT filler is applied as an additional layer to conventional welds on fatigue-critical spots. Conventional gas metal arc welded longitudinal stiffeners are used as specimens. At the face ends of the stiffeners, a second LTT layer was added with various modifications in weld shapes. These different shapes were achieved by changing the welding parameters such as welding speed and offset to the first layer. These samples were used to analyze shape, dilution, resulting Ms, residual stress and fatigue strength. The dilatometer verified Ms and dilution did not change significant, although the area of the 2nd LTT weld seam was varying clear with each modification. However, the weld modification had a significant effect on the residual stress state and the fatigue strength. The X-ray determined residual stress in the HAZ became lower when the weld toe of the LTT layer was further away from the stiffener. All samples with LTT weld exhibit significantly higher fatigue strength values than conventionally single and double-layer welded samples. The lower the residual stress at weld toe, the higher the fatigue strength. The results show that on the one hand LTT filler metals increase the fatigue strength, and on the other hand the impact of LTT fillers materials is not restricted to the dilution and Ms, the shape of the weld seam must also be considered.
Low Transformation Temperature (LTT) Schweißzusätze erzeugen während der Abkühlung Druckeigenspannungen in die Schweißnaht und Wärmeeinflusszone durch eine Volumenexpansion, wodurch die Ermüdungsfestigkeit erhöht werden kann. Um das Potential dieser neuartigen Schweißzusätze besser zu quantifizieren, wurden konventionelle Längssteifen als Probenkörper verwendet, welche an den Stirnseiten mit einer LTT-Zusatznaht geschweißt wurden. Durch Variation der Schweißparameter konnten unterschiedliche Nahtformen realisiert werden. Es konnte, je nach Nahtausführung, eine Erhöhung der Ermüdungsfestigkeit bei 2 Millionen Lastwechseln von 140% festgestellt werden. Somit sind LTT-Zusätze grundsätzlich geeignet, um die Ermüdungsfestigkeit zu erhöhen. Weiterhin wurde festgestellt, dass das Reparaturschweißen mit LTT Schweißzusätzen als Decklage ebenfalls zu einem deutlichen Ermüdungsfestigkeitsanstieg führte.
In this presentation, the battery and cell test center of BAM is introduced to the Berlin Motion Lab. Points of intersection are identified, and interested students are familiarized with BAM’s research priorities in the field of batteries. The aim is to foster interaction and to inspire young researchers to engage with technologically relevant topics.
Der Markt für Energiespeicher befindet sich in einer Phase intensiver technologischer Diversifizierung. Neben etablierten Lithium-Ionen-Batterien gewinnen neue Systeme wie Natrium-Ionen-Batterien und künftige Technologien wie Festkörperbatterien zunehmend an Bedeutung. Dies stellt jedoch neue Anforderungen an die Handhabung und Logistik respektiver Systeme und rückt die Klassifizierung von Batterien nach Gefährlichkeit stärker in den Fokus. In diesem Kontext gilt es Transportprozesse zu vereinfachen und simultan die Sicherheit zu erhöhen.
Im Rahmen dieses Vortrags werden aktuelle und kommende Batterietechnologien vorgestellt, die essenziellen Hürden bei deren Handhabung, Transport und Lagerung zusammenfassend dargestellt und ein umfassender Ausblick auf die Regelwerksentwicklung gegeben. Schwerpunkte liegen dabei auf I) der Entwicklung dedizierter Methoden für die Einordnung in Kategorien defekte und kritisch defekte Batteriesysteme, II) Passivierende Verfahren (thermisch und/oder elektrisch) für einen sicheren Transport und III) der Optimierung der Wertschöpfungskette des Gesamtsystems „Batterie“ durch effizientere Batteriekreisläufe und Recyclingverfahren.
Der Markt für Energiespeicher bietet eine kontinuierlich wachsende, technologische Vielfalt. Neben etablierten Lithium-Ionen-Batterien gewinnen alternative Systeme wie Natrium-Ionen-Batterien zunehmend an Bedeutung. Jene Entwicklung steigert aktuell die Anforderungen an Regularien für Logistik und Handhabung ebendieser Systeme und bedarf einer dedizierten jedoch gleichwohl praktikablem Klassifizierung unterschiedlicher Batterien nach deren Gefährlichkeit. Genau dies ist der Schwerpunkt der vorliegenden Präsentation. Ein besonderer Fokus liegt dabei auf dem sicheren Transport kritisch defekter Batteriesysteme durch thermische Passivierung und/oder gezieltes Tiefentladen. Explizit werden aktuelle und zukünftige Batterietechnologien vorgestellt, die wesentlichen Herausforderungen bei Handhabung, Transport und Lagerung zusammengefasst und ein umfassender Ausblick auf die Weiterentwicklung der relevanten Regelwerke gegeben.
Der Markt für Energiespeicher befindet sich in einer Phase intensiver technologischer Diversifizierung. Neben etablierten Lithium-Ionen-Batterien gewinnen neue Systeme wie Natrium-Ionen-Batterien und künftige Technologien, z.B. Festkörperbatterien, zunehmend an Bedeutung. Dies stellt neue Anforderungen an Handhabung, Logistik und insbesondere das Recycling respektiver Systeme. Gleichwohl die Batterieverordnung einen künftigen Einsatz von Rezyklat in bei der Herstellung von Batterien vorsieht, ist bislang wenig darüber bekannt, wie sich recycelte Materialien auf Batteriesicherheit-, Leistungsfähigkeit- und Lebensdauer auswirken. Alternativ zu einem direkten Recycling gewinnt ebenso die Verlängerung der Batterielebensdauer durch so genannte „Second-life Anwendungen“ zunehmend an Interesse. Durch verbesserte Methoden zur Vorhersage von Lebensdauer, Restlebensdauer und Betriebssicherheit könnten Batterien länger im Einsatz gehalten werden, was zunehmend Ressourcen schonen würde. Im Rahmen dieses Vortrages werden die o.g. Themen in einem umfassenden Kontext des Gesamtsystems „Batterie“ diskutiert und aktuelle Entwicklungen aus einem regulatorischen und wissenschaftlichen Blickwinkel zusammenfassend dargelegt.
In diesem Beitrag wird ein Schweißverfahren vorgestellt, mit dem 30 mm dicke Bleche aus Schiffbaustahl EH36 effizient und werkstoffgerecht gefügt werden können. Die wirtschaftlichen Vorteile des Verfahrens ergeben sich aus dem Wegfall der aufwendigen Kantenvorbereitung und der Reduzierung des Schweißzusatzbedarfs. Die Stumpfschweißnähte werden in einer Lagen-/Gegenlage-Technik durch Laserhybridschweißen und Unterpulverschweißen ausgeführt. Dabei erfolgt die Laserhybridschweißung als Einschweißung mit einer Tiefe von etwa 25 mm, während die Unterpulvernaht als zweiter Durchgang auf der gegenüberliegenden Seite des Bauteils mit einer Einschweißtiefe von 8 mm aufgebracht wird. Die Überlappung der beiden Lagen gewährleistet einen geschlossenen Nahtquerschnitt. Dank der partiellen Durchschweißung der Laserhybridnaht entfällt die Notwendigkeit zur Wurzelformierung. Darüber hinaus bietet die Prozesskombination eine höhere Toleranz gegenüber Ungenauigkeiten in der
Kantenvorbereitung, was die Prozesskomplexität reduziert. Der Einsatz dieses robusteren Verfahrens, das weniger von einer präzisen Kantenvorbereitung abhängig ist, erleichtert die Produktionsvorbereitung, minimiert die Fehleranfälligkeit und senkt die Nachbearbeitungskosten. Dies macht das Laserhybridschweißen besonders attraktiv für Anwendungen im Schiffbau.
Towards the Use of Representative Specimens for the Qualification of Additively Manufactured Parts
(2024)
The understanding of the process-structure-property-performance relationship is the key challenge for the qualification of safety-relevant parts made of additively manufactured metallic materials. The complexity of the manufacturing process and the number of influencing parameters affect the properties of test coupons and parts even fabricated in the same batch. This poses the problem of using reliable witness specimens for part qualification.
This work presents a new approach which aims at the fabrication of test coupons tailored to the specific microstructure and fatigue properties of a component. The first step consisted in the evaluation of the temperature field by means of process monitoring during the production of parts. The results were used to tailor finite element models which were then used to design witness specimens representative of the thermal history in the component. Finally, the fatigue properties of designed specimens were compared to coupons machined out of the component.