Non-vacuum electron beam joining of dissimilar metal combinations

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Friedrich-Wilhelm Bach (†)
• Subject Area: Production Automation and Assembly Technology
• Term: from 2003 to 2010
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5470189

Bei der Herstellung nicht artgleicher Werkstoffkombinationen sind zur Zeit noch beträchtliche Forschungsdefizite vorhanden. Zudem ist das Fügen vieler Werkstoffkombinationen durch die Ausbildung spröder intermetallischer Phasen, durch schlechte Benetzungseigenschaften und durch unterschiedliche physikalische Eigenschaften der Werkstoffpartner problembehaftet. Ausgehend von dem generellen Ziel der Forschergruppe "Hochleistungsfügetechnik für Hybridstrukturen" sollen im Teilprojekt II grundlegende Untersuchungen zum Fügen nicht artgleicher Werkstoffe mit dem Elektronenstrahl an Atmosphäre durchgeführt werden. Mit einer Nonvakuum-Elektronenstrahlschweißanlage sollen die Werkstoffkombinationen über ein Schmelzschweiß-Löt-Hybridverfahren sowie über ein reines Lötverfahren gefügt werden. Grundsätzlich sollen Verbindungen mit guten mechanisch-technologischen Eigenschaften hergestellt werden, wobei sich das zu entwickelnde Verfahren durch eine hohe Prozesssicherheit und hohe Fügegeschwindigkeiten auszeichnen soll. Im Vordergrund der Arbeiten stehen grundlegende Untersuchungen zum Fügen von Aluminium-Stahl-Hybridstrukturen im Dünnblechbereich. Hier wird eine Reduzierung der Dicke der intermetallischen Schicht angestrebt, die über die Optimierung der Schweißparameter, eine zusätzliche Kühlung der Schweißnaht und die gezielte Beeinflussung der Nahtmetallurgie durch Zusatzwerkstoffe realisiert werden soll. Zur Erhöhung der Benetzbarkeit der Stahloberfläche für die Aluminiumschmelze bzw. für den Lotwerkstoff werden Oberflächenaktivatoren und Zwischenschichten eingesetzt. Als Beschichtungen werden sowohl schmelztauchbeschichtete als auch thermisch gespritzte Schichten untersucht. Daneben sollen grundlegende Erkenntnisse zum Fügen von Aluminium-Magnesium- und Magnesium-Stahl-Hybridstrukturen erarbeitet werden. Die mikrostrukturellen und mechanisch-technologischen Nahteigenschaften der gefügten Werkstoffkombinationen werden zur Beurteilung der Nahtqualität detailliert untersucht. Von besonderer Bedeutung sind in dem Zusammenhang ebenfalls die gemeinsam mit dem Teilprojekt III durchgeführten Untersuchungen zum Umformverhalten elektronenstrahlgefügter "Tailored Hybrids".

• DFG Programme: Research Units
• Subproject of: FOR 505: High Performance Joining for Tailored Hybrids