Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Filtern
Dokumenttyp
- Beitrag zu einem Tagungsband (82) (entfernen)
Schlagworte
- Laser beam welding (15)
- Additive Manufacturing (10)
- DED (6)
- Numerical simulation (6)
- AM (5)
- Additive Fertigung (5)
- Solidification cracking (5)
- TiB2 (5)
- Laser Metal Deposition (4)
- Laserimplantation (4)
- Laserstrahlschweißen (4)
- Numerical modeling (4)
- Weld pool shape (4)
- AISI D2 (3)
- Additive manufacturing (3)
- Deep penetration laser beam welding (3)
- Directed Energy Deposition (3)
- Directed Enery Deposition (3)
- FGM (3)
- Laser implantation (3)
- Mechanical properties (3)
- Porosity (3)
- Surface texturing (3)
- 316L (2)
- Bulging effect (2)
- Defokussierung (2)
- Elektromagnetische Schmelzbadunterstützung (2)
- Elektronenstrahlschweißen (2)
- Element transport (2)
- Endkrater (2)
- Funktionally Graded Material (2)
- Hybrid Laser Arc Welding (2)
- Laser metal deposition (2)
- Laser-Hybridschweißen (2)
- Laser-Pulver-Auftragschweißen (2)
- Laserhybridschweißen (2)
- Magnetohydrodynamics (2)
- Rundnaht (2)
- Schweißnahtbewertung (2)
- Thermography (2)
- WAAM (2)
- Weld pool dynamics (2)
- X38CrMoV5-3 (2)
- Überlappbereich (2)
- 3D Druck (1)
- 3D printing (1)
- 9%Ni steel, (1)
- Additive Manufacturing (AM) (1)
- Aerosol measurements (1)
- Al-Mg-Si-Legierungen (1)
- Al/Mg alloys (1)
- AlSi10Mg (1)
- Alloy 247 (1)
- Aluminium-Druckguss (1)
- Analytical model (1)
- Artungleiche Werkstoffe (1)
- Auftragschweißen (1)
- Auftriebskräfte (1)
- Bewegtes Gitter (1)
- Bulge formation (1)
- CFD-model (1)
- Calculation time (1)
- Charpy impact toughness (1)
- Conventional Ni-based austenitic welding electrode (1)
- Critical strain (1)
- Cryogenic Steel (1)
- Cryogenic steel (1)
- Crystal branch development (1)
- CuSn1 (1)
- DED-EB (1)
- DED-LB (1)
- Deep penetration (1)
- Dickblech (1)
- Direct Energy Deposition (1)
- Direct Laser Metal Deposition (1)
- Direct energy deposition (1)
- Directed energy deposition (1)
- Distortion simulation (1)
- EBAM (1)
- Edge effects (1)
- Efficient modelling (1)
- Electromagnetic Weld Pool Support (1)
- Electromagnetic forces (1)
- Electron beam (1)
- Elektonenstrahlschweißen (1)
- Elektromagnetische Porenreduktion (1)
- Elektromagnetische Schmelzbadbeeinflussung (1)
- Elektromagnetische Schmelzbadsicherung (1)
- Elektromagnetische Schmelzbadstütze (1)
- End-crater (1)
- Equivalent heat source (1)
- FE-model (1)
- Ferritic welding electrode (1)
- Ferromagnetischer Stahl (1)
- Filler material distribution (1)
- Fließfähigkeit (1)
- Friction stir welding (1)
- Full Penetration (1)
- Fume (1)
- Functionally Graded Materials (1)
- Fügequalität (1)
- Fügetechnologie (1)
- Grain refinement (1)
- Hall-Flow (1)
- Heat conduction (1)
- Heißrisse (1)
- High power laser beam welding (1)
- Highspeed-plasma-laser-cladding (1)
- Hochfester Stahl (1)
- Hochleistungslaserstrahlschweißen (1)
- Hochleistungsschweißen (1)
- Hot-Stamping (1)
- Hybrid components (1)
- Hybrid laser arc welding (1)
- Hybrid laser-arc welding (1)
- Hybrid-laser-arc welding (1)
- In situ strain (1)
- Inconel 718 (1)
- Joining dissimilar materials (1)
- KI (1)
- Keyhole collapse (1)
- Keyhole mode laser beam welding (1)
- Keyhole mode welding (1)
- Knotenweise Zwangsbedingungen (1)
- Korrosionsschutz (1)
- Künstliche Intelligenz (1)
- Künstliche Neuronale Netze (1)
- LMD (1)
- Laser (1)
- Laser Metal Deposition; Laser Beam Welding; Duplex; Stainless Steel (1)
- Laser Powder Bed Fusion (L-PBF) (1)
- Laser Pulver Auftragsschweißen (1)
- Laser energy distribution (1)
- Laser metal deposition (LMD) (1)
- Laser powder bed fusion (1)
- Laser welding (1)
- Laser- und Lichtbogenenergie (1)
- Laser-Pulver-Auftragschweißen (LPA) (1)
- Laser-Pulver-Auftragschweißen; Laserstrahlschweißen, Duplex, Pufferschichten (1)
- Laser-beam welding, (1)
- Laser-metal-deposition (1)
- Laser-plasma hybrid (1)
- Laserdispergieren (1)
- Laserpulverauftragschweißen (1)
- Lichtbogensensorik (1)
- Low Temperature Toughness (1)
- MAG Prozesssteuerung (1)
- MSG-Engspaltschweißen (1)
- MSG-Schweißen (1)
- Magnetic field (1)
- Maritime Components (1)
- Mechanisch technologische Kennwerte (1)
- Metallpulver (1)
- Microstructure (1)
- Molten pool behaviour (1)
- Molten pool dynamics (1)
- Moving mesh (1)
- Multi - physical modeling (1)
- Multispectral thermography (1)
- Neuronales Netz (1)
- Nickel-based superalloy (1)
- Nickelbasis-Superlegierungen (1)
- Numerical modelling (1)
- Numerical process simulation (1)
- Numerische ISmulation (1)
- Oberflächenmessung (1)
- Optical measurement (1)
- Optische Emissionsspektroskopie (OES) (1)
- Oscillating magnetic field (1)
- Oscillating vapor plume (1)
- Partial penetration (1)
- Particle gas emission (1)
- Path planning (1)
- Penetration depth (1)
- Periodic solidification pattern (1)
- Pipeline steel X120 (1)
- Plasma (1)
- Plasma-Transferred-Arc (1)
- Plasma-transferred-arc (1)
- Plume (1)
- Porosität (1)
- Powder Analysis (1)
- Presshärten (1)
- Process monitoring (1)
- Process simulation (1)
- Profilvermessung (1)
- Prozesssimulation (1)
- Ray tracing (1)
- Ray tracing method (1)
- Ray-tracing (1)
- Recycling (1)
- Ringversuch (1)
- SLM printed plasma torch (1)
- SMAW (1)
- Schallemissionsanalyse (SEA) (1)
- Schweißen von kaltzähen Stählen (1)
- Selective Laser Melting (1)
- Sensorik (1)
- Solidification (1)
- Solidification behaviour (1)
- Solidification craking (1)
- Spatter (1)
- Stahl und Aluminium (1)
- Stainless Steel (1)
- Statistische Versuchsplanung (1)
- Steel (1)
- Steel and aluminium (1)
- Strain rate (1)
- Superelliptic Lamé curves (1)
- TES (1)
- Temperature behavior (1)
- Temperature emissivity separation (1)
- Tensile strength (1)
- Thermo-capillary convection (1)
- Thermo-fluid flow (1)
- Thermografie (1)
- Thermographie (1)
- Thick Materials (1)
- Thick-walled steel (1)
- Transient heat transfer (1)
- Tribologie (1)
- Turbulence (1)
- Ultrasonic vibration (1)
- WEBAM (1)
- Weld pool geometry (1)
- Weld pool shape approximation (1)
- Welding simulation (1)
- Widerstandspunktschweißen (1)
- Wire Electron Beam Additive Manufacturing (1)
- Wire electron beam additive manufacturing (1)
- Wärmebehandlung (1)
- Wärmenachbehandlung (1)
- X8Ni9 (1)
- deposition welding (1)
- highspeed plasma laser cladding (1)
- keyhole dynamics (1)
- laser energy absorption (1)
- laser energy distribution (1)
- laser hybrid welding (1)
- molten pool (1)
- numerical modeling (1)
- thermal cycles (1)
- thick plate welding (1)
- Äquivalente Wärmequelle (1)
Organisationseinheit der BAM
- 9.3 Schweißtechnische Fertigungsverfahren (82) (entfernen)
Elektromagnetische Porenreduktion beim Laserstrahlschweißen von Aluminium-Druckgusslegierungen
(2019)
Innerhalb der vorliegenden Untersuchung wurde ein elektromagnetisches Schmelzbadbeeinflussungssys-tem zur Reduktion des Porenanteils beim Laserstrahlschweißen von Aluminium-Druckguss verwendet. Hierbei wird der Unterschied der elektrischen Leitfähigkeiten zwischen Gas- bzw. Lufteinschlüssen und geschmolzenem Aluminium gezielt genutzt, um die im Schmelzbad eingeschlossenen Poren während des Laserstrahlprozesses zur Oberfläche zu verdrängen. Die dafür erforderlichen Lorentzkräfte werden durch ein oszillierendes Magnetfeld erzeugt. Bei den Laserstrahlschweißversuchen handelt es sich um Ein-schweißungen in Wannenlage (PA-Position) von 6 mm dickem Aluminium-Druckguss AC-AlSi9MnMg. Über einen zuvor optimierten Laserschweißprozess wurde durch zusätzlichen Einsatz eines elektromag-netischen Feldes dessen Wirkung hinsichtlich des Porengehaltes und der Oberflächenrauheit untersucht. Die Auswertung der Schweißnähte erfolgte anhand von Querschliffaufnahmen, Röntgenbildern sowie Computer-Tomographie (CT) Aufnahmen. In Abhängigkeit von der verwendeten magnetischen Fluss-dichte konnte eine Reduktion des Porenanteils von bis zu 75 % erzielt werden, wobei vor allem großvolu-mige Poren erfolgreich aus dem Schmelzbad entfernt werden konnten. Zudem konnte eine Reduktion der Oberflächenrauigkeit von ebenfalls bis zu 75 % erreicht werden.
The shape of the weld pool in laser beam welding plays a major role to understand the dynamics of the melt and its solidification behavior. The aim of the present work was its experimental and numerical investigation. To visualize the geometry of the melt pool in the longitudinal section a butt joint configuration of 15 mm thick structural steel and transparent quartz glass was used. The weld pool shape was recorded by means of a high-speed video camera and two thermal imaging MWIR and VIS cameras. The observations show that the dimensions of the weld pool vary depending on the depth. The regions close to the surface form a teardrop shaped weld pool. A bulge-region and its temporal evolution were observed approximately in the middle of the depth of the weld pool. Additionally, a transient numerical simulation was performed until reaching a steady state to obtain the weld pool shape and to understand the formation mechanism of the observed bulging phenomena. A fixed keyhole with an experimentally obtained shape was used to represent the full-penetration laser beam welding process. The model considers the local temperature field, the effects of phase transition, thermo-capillary convection, natural convection and temperature-dependent material properties up to evaporation temperature. It was found that the Marangoni convection and the movement of the laser heat source are the dominant factors for the formation of the bulging-region. Good correlation between the numerically calculated and the experimentally observed weld bead shapes and the time-temperature curves on the upper and bottom surface were found.
Laser-Metal-Deposition (LMD) and Plasma-Transferred-Arc (PTA) are well known Technologies which can be used for cladding purposes. The prime objective in combining LMD and PTA as a Hybrid Metal Deposition-Technology (HMD) is to achieve high Deposition rates at low thermal Impact. Possible applications are coatings for wear protection or repair welding for components made of steel. The two energy sources (laser and Plasma arc) build a Joint process Zone and are configurated to constitute a stable process at laser powers between 0.4-1 kW (defocused) and Plasma currents between 75-200 A. Stainless steel 316L serves as filler material. For this HMD process, a Plasma Cu-nozzle is designed and produced by powder bed based Selective Laser Melting. The potential of the HMD Technology is investigated and discussed considering existing process. This paper demonstrates how the interaction of the two energy sources effects the following application-relevant properties: Deposition rate, powder Efficiency and energy Input.
In den letzten Jahren hat vor allem die Nachfrage nach additiven Fertigungstechnologien und Reparaturverfahren für Hochfeste Werkstoffe einen starken Aufschwung erlebt. Ein Verfahren, welches sich neben der Herstellung von Beschichtungen besonders für diese Anwendungen eignet, ist das Laser-Pulver-Auftragschweißen. Es wird besonders für Reparaturen bzw. zur Herstellung von teuren Bauteilen, wie Werkzeuge oder Turbinenteilen, eingesetzt. Da diese Teile oft großen mechanischen sowie thermischen Belastungen ausgesetzt sind, ist es besonders wichtig, dass die erzeugte Struktur eine hohe Qualität aufweist. In dieser Arbeit wird die statistische Versuchsplanung genutzt, um Modelle für die Oberflächenbeschaffenheiten von Inconel 718 zu generieren. Als Grundlage dient hierbei ein zentral zusammengesetzter Versuchsplan mit großem Parameterfenster. So wird die Leistung zwischen 550 Watt und 1950 Watt, der Vorschub von 530 mm/min bis 920 mm/min, der Pulvermassenstrom von 3 g/min bis 12 g/min sowie der Spotdurchmesser von 1 mm bis 2 mm variiert. Auf diese Weise wird die Spurgeometrie beeinflusst. Darüber hinaus wird das Überlappungsverhältnis zwischen 20% bis 50% verändert. Die Auswertung der Oberflächenbeschaffenheit erfolgt mit dem auf der Fokusvariation basierendem Oberflächenmessgerät Alicona Infinite-Focus. Dieses Verfahren der 3D Mikrokoordinatenmesstechnik gewährleistet eine zuverlässige Auswertung der Spurgeometrie, der Welligkeit sowie die Messung der mittleren arithmetischen Höhe Sa zur Bestimmung der Oberflächenrauheit. Anschließend werden die generierten Modelle verifiziert. Ziel dabei ist, kostenintensive Vorversuche in Zukunft einzusparen. Darüber hinaus wird das Prozessverständnis erweitert und signifikante Einflussfaktoren identifiziert.
The present research work encloses results of experimental investigations of the interaction between welding process parameters for laser-beam and hybrid-laser-arc as well as type of the filler metal and the achievable mechanical properties of the weld joints on steel grade X8Ni9+QT640 for cryogenic service containing 9% nickel. The results obtained contribute to the development and conversion in the industrial practice a new laser beam-based welding technology for the automated manufacturing of facilities for the liquefaction, storage and the transport of natural gases (LNG facilities). The results show, that the martensitic microstructure of the laser weld metal including low amount of retained austenite not exceeding 3.5% leads to the relatively low V-notch impact energy. The remarkable heterogeneity in the chemical composition of the weld metal through the weld thickness could be recognized in the case of hybrid-laser-arc welding with ERNiCrMo-3 austenitic filler metal, what also led to insufficient impact toughness of the weld metall. The most promising results could be achieved by using 11%Ni filler wire, which is similar to the base metal and provides a homogeneous microstructure with uniform distribution of Ni through the weld seam. It is remarkable, that a correlation between Charpy impact toughness and wire feeding speed and respectively process heat input exists. The highest toughness values were 134±58 J at -196C. The both laser as well as laser-hybrid welds passed the tensile test. The failure stress of 720±3 MPa with a fracture location in the base material was achieved for all samples tested.
The present research work aims at clarification of the effect of the welding electrode type on the mechanical properties of SMA welded joints of 9%Ni steel plates. Properties of produced SMA welded joints were evaluated using different non-destructive and destructive investigation methods. In comparison with the conventionally used Ni-based welding electrode ENiCrMo-3 (AWS A5.11), an experimentally produced non-conventional ferritic welding electrode with 11%Ni (ENi11-Company specification) has resulted in a better combination of the mechanical properties of SMA welded joints of this steel type for critical cryogenic applications. Besides, a positive economic impact for the experimentally produced non-conventional ferritic welding electrode, due to its lower cost, could be another attractive aspect.
In this study, a three-dimensional CFD-simulation model was developed to simulate the fluid flow in the weld pool. The CFD-model showed a bulging region in the middle of the depth, which is separated from the top surface and bottom surface by two narrowing regions. It can be concluded that the interaction of the movement of the laser source with the Marangoni vortex leads to a teardrop shape at the upper and bottom surface of the workpiece. Additionally, it shows that the bulging in the weld is a result of the backflows on the upper and lower sides due to the thermo-capillary-driven flows. The weld pool shape was used as a heat source in a two-dimensional thermomechanical model, which allows a highly accurate transformation of the weld pool dimensions obtained from the CFD model. This developed technique allows the consideration of physical aspects, which cannot be considered when using traditional heat sources. The mechanical model has shown that the chronological order of the solidification of the weld has a significant influence on the nature and distribution of the stresses in the weld. High tensile stress has been observed in the bulging region, i.e. in the susceptible region for solidification cracking, when compared to the other narrowing regions, which show compressive stress.
Hybrides Auftragschweißen: Potentiale des laserunterstützten Plasma-Pulver-Auftragschweißens (PTA)
(2018)
In diesem Beitrag wurden Untersuchungen zu einem neuartigen hybriden Laser-Plasma-Beschichtungsverfahren vorgestellt. Mit dem Ziel, die Produktivität und Wirtschaftlichkeit von Korrosions- und Verschleißschutzschichten zu steigern, wurde das kostengünstige PTA-Verfahren durch einen Laser als zweite Energiequelle ergänzt. Die vorlaufende Laserstrahlung stabilisiert den Plasmalichtbogen und ermöglicht erst eine Auftragsschweißung bei hohen Geschwindigkeiten. Die hohen Auftragraten von 4,2-5,7 kg/h bei gleichzeitig Streckenenergien von 630-720 J/cm zeigen das mögliche Potential des vorgestellten hybriden Ansatzes. In weiteren Untersuchungen muss der Prozess z.B. in Bezug auf die Oberflächenwelligkeit der Beschichtungen über eine Parameteroptimierung weiter verbessert werden. Nach den bisherigen gesammelten Erfahrungen mit dem Hybridprozess ist davon auszugehen, dass durch eine Anpassung der Energiedichteverteilung das Lasers, die Prozessgeschwindigkeiten noch einmal gesteigert werden können.
In the article considered the problem of hot cracks occurrence during laser welding process. The main reason of their appearance is strain. The optical method for measuring full field strain locally near the solidification front during laser welding process is proposed. The proposed method of optical measurement allows to determine the real values of the critical strain for various materials characterizing the occurrence of hot cracks in laser welding process.
Laser Metal Deposition (LMD) as a technology for additive manufacturing allows the production of large components outside of closed working chambers. Industrial applications require a stable process as well as a constant deposition of the filler material in order to ensure uniform volume growth and reproducible mechanical properties. This paper deals with the influence of travel path strategies on temperature profile and material deposition. Meandering and spiral hatching strategies are used in the center as well as in the edge of a specimen. The temperature is measured with thermocouples attatched to the backside of the specimen. The tests are carried out on the materials S235JR and 316L. The results show a strong dependence of the maximum temperatures on the travel path strategy and the welding position on the component.