P 1092 – Qualitätssicherung bei elektromagnetisch gepulsten Schweißverbindungen (QuaSiMPS)

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ISBN: 978-3-96780-057-9 Artikelnummer: 25e54e11f3e1 Kategorien: ,

Beschreibung

P 1092 – Qualitätssicherung bei elektromagnetisch gepulsten Schweißverbindungen (QuaSiMPS)

Im Rahmen des Projektes wurden Untersuchungen zur Beurteilung der Schweißbarkeit einer hochfesten Aluminiumlegierung EN-AW-6016-T6 mit Dualphasenstahl HCT780X mittels Magnetpulsschweißen durchgeführt. Das Prozessfenster zur Herstellung einwandfreier Schweißverbindungen bei dieser Werkstoffkombination wurde anhand zahlreicher Versuchsreihen erstellt und durch die zerstörende Prüfung validiert. Der Einfluss von Schweißprozessparametern auf das Schweißergebnis wurde dokumentiert. Die hieraus gewonnenen Erkenntnisse konnten an anwendungsnahe Funktionsmuster übertragen werden. Möglichen Unregelmäßigkeiten beim Fügen von Mischverbindungen (Aluminium-Stahl) mittels der MPS-Technologie wurden analysiert und charakterisiert. Die Ergebnisse wurden in Form eines Fehlerkatalogs in Anlehnung an die DIN EN ISO 6520-2 zusammengefasst. Die Lage der jeweiligen Unregelmäßigkeiten bezüglich der Fügefläche wurde schematisch beschrieben und durch ein Beispiel anhand der metallografischer Untersuchung (Querschliff) verdeutlicht.
Die Eignung der induktiv angeregten Thermografie als zerstörungsfreies Prüfverfahren zur Beurteilung der Qualität einer MPS-Verbindung wurde im Rahmen des Projektes untersucht und nachgewiesen. Die hierfür benötigten Methoden zur reproduzierbaren Fehlereinbringung wurden entwickelt,  vorgestellt und die hergestellten Probekörper der thermografischen Prüfung unterzogen. Zwischen den fehlerfreien und fehlerbehafteten MPS-Verbindungen konnte unterschieden werden. Die Erkenntnisse der Fehlererkennung mit Hilfe der aktiven Thermografie konnten ebenfalls auf anwendungsnahe, magnetpulsgeschweißte Funktionsmuster übertragen werden. Die Ausprägung der Fügefläche beim MPS sowie deren Einfluss auf die Festigkeit der Schweißverbindung wurde untersucht. Die Korrelation der wirksamen Schweißnahtfläche und der maximal ertragbaren Scherzugbelastung konnte nachgewiesen werden. Die Größe der Fügefläche kann somit zur Beurteilung der Qualität einer MPS-Verbindung herangezogen werden. Mit Hilfe der aktiven Thermografie konnte die Schweißnahtfläche einer im überlappgeschweißten MPSVerbindung bei einer Messdauer von ca. 0,2 s bestimmt werden. Zur Erhöhung der Reproduzierbarkeit und Minimierung des zeitlichen Aufwands für die Auswertung wurden Algorithmen entwickelt, die automatisierte Berechnung der Fügefläche sowohl anhand der Mikroskopieaufnahmen (Auswertung nach metallografischer Untersuchung) als auch anhand der Thermogramme ermöglichen. Die Funktionsfähigkeit der Algorithmen wurde anhand der Ergebnisse der zerstörenden Prüfung validiert und die Genauigkeit bestimmt. Zur weiteren Optimierung der Auswertemethodik von thermografischen Untersuchungen wurde der Einsatz einer transienten thermischen FEM-Analyse untersucht. Verschiedene FEM-Modelle sowie Ansätze zur Definition realitätsnaher Randbedingungen wurden diskutiert. Eine hohe Übereinstimmung im qualitativen Vergleich zwischen thermografischen Untersuchungen und den Simulationsergebnissen zeigte ein enormes Potential dieser Herangehensweise auf. Mit der MPS-Technologie steht dem Anwender ein Schweißverfahren zur Verfügung, dass qualitativ hochwertige Verbindung von anspruchsvollen, artfremden Materialkombinationen wie hochfesten Aluminiumlegierungen mit Dualphasenstählen ermöglicht. Die induktionsangeregte Thermografie kann für dieses Schweißverfahren als zerstörungsfreies Prüfverfahren zur Beurteilung der Qualität einer MPS-Verbindung eingesetzt werden. Neben der Erkennung von Schweißnahtunregelmäßigkeiten ermöglicht es, zerstörungsfrei die Schweißnahtfläche zu  bestimmen.

Veröffentlichung:
2020

Autoren:
I. Kryukov