Fügende Fertigungstechnologie an der TU Dortmund

Karteikarten und Zusammenfassungen für Fügende Fertigungstechnologie an der TU Dortmund

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Welche Aspekte sind grundlegend beim Schweißen von Aluminiumlegierungen zu beachten?

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Kriterien der Schweißbarkeit

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Kann Silber mit Eisen gelötet werden, wenn keine Löslichkeit vorliegt?

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Qualitätsmerkmale einer Schweißnaht 

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Schweißbadsicherung beim Laserschweißen

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Laserschweißen von Aluminiumwerkstoffen

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Einsatz von inert Gasen beim Laserschweißen

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Welche Polymertypen können aufgrund ihres Verzweigungsgrades unterschieden werden?

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Laserstrahltechnik 

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Vorteile des Tiefschweißens

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Welche Charakteristiken weist Aluminum auf?

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Schweißeignung eins Werkstücks

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Fügende Fertigungstechnologie

Welche Aspekte sind grundlegend beim Schweißen von Aluminiumlegierungen zu beachten?

1)  Bildung einer Oxidschicht des Aluminiums: 

- Aluminiumoxid dient als'' Schutzhülle'' gegenüber Wasserstoff & Sauerstoff

- Oxidschicht weist wesentlich höhere Ts von 2050° auf

- Oxidschicht muss vor dem Schweißprozess unbedingt entfernt werden, da eine zu hohe Energieeinkopplung zum Durchbruch der Oxidschicht, das darunter liegende Aluminium aufschmelzen lassen würde


2) hohe Wärmeleitfähigkeit des Aluminiums:

- hohe Energieeinkopplung während des Schweißens notwendig, da aufgrund hoher Wärmeleitfähigkeit Temperatur aus der Fügezone abgeführt wird

- Gefahr der grobkornigen Strukturbildung an der WEZ & Porenbildung


3) hohe Wärmeausdehnung des Aluminiums:

- große thermische Beeinflussung auf die Änderung der Geometire des Materials

- resultierende Gefahren für den Schweißprozess:  

  • Entstehung großer Eigenspannung & Begünstigung des Verzugs
  • Bildung von Schrumpfrissen aufgrund intensiven Schrumpfungen


4) notwendige Härtung der Aluminiumlegierung 

- Festigkeitsverlust der Aluminiumlegierung durch thermische Einwirkung des Fügeprozesses

- Wärmebehandlung in Form des Härtens zur Aushärtung & Festigkeitssteigerung der Legierung nötig

Fügende Fertigungstechnologie

Kriterien der Schweißbarkeit

  1.  Schweißeignung (Werkstoff)
  2.  Schweißmöglichkeit (Fertigung)
  3.  Schweißsicherheit (Konstruktion)

Fügende Fertigungstechnologie

Kann Silber mit Eisen gelötet werden, wenn keine Löslichkeit vorliegt?

Da keine Löslichkeit vorliegt, wird die Voraussetzung zum Löten nicht gewährleistet

--> Abhilfe: Zulegieren von weiteren Elementen

Fügende Fertigungstechnologie

Qualitätsmerkmale einer Schweißnaht 

  1. Durchschweißungsgrad
  2. Oberflächenporen 
  3. Oberflächenrisse
  4. Einbrand- / Randkerben
  5. Kantenversatz
  6. Schweißspritzer
  7. Nahtverlauf
  8. Nahtzeichnung
  9. Anlauffarben
  10. Nahtüberhöhung
  11. Nahtunterwölbung

Fügende Fertigungstechnologie

Schweißbadsicherung beim Laserschweißen

  • dient der Vermeidung des Austritts der Schmelze aus der Fuge
  • ermöglicht durch  höhere Schweißströme in der Wurzellage höhere Abschmelzleistungen 
  • ermöglicht zuverlässigeren Einbrand ins Werkstück & somit hohes optisches Nahtgefüge
  • Verminderung von Bindefehlern

Fügende Fertigungstechnologie

Laserschweißen von Aluminiumwerkstoffen

  • aufgrund geringerem Absorptionsgrad &  höherer Wärmeleitfähigkeit schlecht geeignet
  •  Oxidschichten beeinträchtigen die Energieeinkopplung
  • Abhilfe durch Deckbleche 

Fügende Fertigungstechnologie

Einsatz von inert Gasen beim Laserschweißen

  • Dienen dem Schutz der Verbunde vor Oxidation 
  • Helium führt zur geringeren Plasmabildung als Argon 

--> je geringer die Plasmabildung, desto geringer die Abschirmung, sodass tiefere Einschweißtiefen erzielt werden können

Fügende Fertigungstechnologie

Welche Polymertypen können aufgrund ihres Verzweigungsgrades unterschieden werden?

1.) Thermoplaste:

- lineare Verzweigung

- weich & zäh


2.) Elastomere:

- weitmaschig vernetzt


3.) Duromere:

- räumlich vernetzt

- hart & spröde

Fügende Fertigungstechnologie

Laserstrahltechnik 

Grundprinzip:

  • laseraktiver Stoff wird durch '' Pumpen '' auf ein höheres Energieniveau gebracht.

Dabei verlässt das Elektron seine Schale & springt in eine höhere Schale

  • Energiezuführung erfolgt über einen Laser
  • Laserstrahl wird mittels Optik fokussiert


Charakteristik:

  • hohe Energiedichte des Laserstrahls


Eignung für Automobilbau:

Festkörperlaser aus Neodym- YAG am besten geeignet

  • hohe Schweißgeschwindigkeiten
  • hohe Fügefestigkeiten
  • mögliche Tiefschweißungen
  • flexible Strahlführung


- hohe Energiedichte & Zugänglichkeit beim Laserschweißen bedingen robotergestützte Schweißungen

Fügende Fertigungstechnologie

Vorteile des Tiefschweißens

  1.  geringerer Verzug aufgrund kleineren WEZ
  2.  hohe Einschweißtiefen
  3.  hoher Wirkungsgrad
  4.  hohe Schweißgeschwindigkeiten möglich

Fügende Fertigungstechnologie

Welche Charakteristiken weist Aluminum auf?

1) niedrige Schmelztemperatur Ts von 680°

2) hohe Wärmeleitfähigkeit

3) hohe Wärmeausdehnung

4) Sauerstoffaffinität

5) Bildung einer Oxidschicht als ''Schutzhülle'' bei Umbegungsluft

6) geringe Dichte

7) hohe Festigkeit

8) hohe Wasserstofflöslichkeit



Fügende Fertigungstechnologie

Schweißeignung eins Werkstücks

1.)  chemische Zusammensetzung:

  • Härteeignung
  • Sprödbruchneigung

2.) metallurgische Eigenschaften:

  • Korngröße
  • Gefüge
  • Seigerungen

3.) physikalische Eigenschaften:

  • Wärmeleitfähigkeit
  • Wärmeausdehnung
  • Festigkeit

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