Elektronenstrahlschweißanlage
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Elektronenstrahlfügen von Titanaluminiden: In diesem Forschungsprojekt wurde die TiAl-Legierung TNB-V5 mit dem Elektronenstrahl rissfrei geschweißt und gelötet. Dies stellt einen wesentlichen Fortschritt dar. Die benötigte geringe Abkühlrate kann durch eine geeignete Prozessstrategie erzeugt werden. Die Festigkeit der Schweißverbindungen liegt in der Größenordnung des Grundwerkstoffs. Die Hochtemperaturfestigkeit ist gegeben. Fügeverbindungen von Titanaluminid mit Vergütungsstahl und Nickel wurden mit unterschiedlichen Loten hergestellt und untersucht. Die Festigkeit der Lotverbindungen ist in Abhängigkeit der Fügepartner, Lotwerkstoffe und Prozessbedingungen gut. In makroskopischen, mikroskopischen und technologisch-mechanischen Untersuchungen wurden mit dem Lichtmikroskop, Rasterelektronenmikroskop, Energiedispersive Röntgenspektroskopie, Röntgenstrahlbeugungsanalysen (EBSD-Analysen), Eigenspannungsmessung und Zugversuche die Schweiß- und Lötnähte qualifiziert. Elektronenstrahlstrukturieren von unterschiedlichen Materialien: Es wurden unterschiedliche Materialien (Titan, rostfreier Edelstahl, Aluminiumlegierung) mit dem sogenannten Surfi-Sculpt strukturiert. Anwendungsfelder sind die Klebtechnik (Vergrößerung der wirksamen Oberfläche) und die Medizintechnik (Verbesserung des Knocheneinwachsverhaltens bei Prothesen). Dieses Projekt wurde von der Dobeneck-Technologie-Stiftung sowie von der RWTH Aachen University gefördert. Anwendung der Mehrstrahltechnik zur Reduzierung der Eigenspannungen bei EB- und LB-geschweißten Bauteilen: Mittels einer ausführlichen FEM-Analyse sowie einer Reihe von experimentellen Untersuchungen an ferritischen und austenitischen Werkstoffen sowie mit den unterschiedlichen Strahlarten und Schweißnahtformen, wurde das untersuchte Verfahren als eine flexible Methode zur Spannungsreduktion in Strahlschweißnähten qualifiziert. Mit diesem Verfahren konnten an den unterschiedlichen Werkstoffen und Schweißnahtformen deutliche Spannungsreduktion von im Mittel ca. 70 % erzielt werden. Hierbei zeigte sich, das dieses Verfahren für eine zeitlich separate Prozessführung getrennt vom Schweißprozess größere Spannungsreduktionen zeigt, als eine in-situ-Anwendung, wie sie mittels der hochfrequenten Elektronenstrahlsteuerung möglich ist. Aus diesem Grund stellt dieses Verfahren besonders für die Laserstrahlanwendung eine geeignete Methode zur Spannungsreduktion dar, da mit dem Laser aufgrund langsamerer Strahldefokussierung und -positionierung ein zum Schweißprozess paralleles Vor- bzw. Nachwärmen nicht möglich ist.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Electron beam welding of titanium aluminides - Influence of the welding parameters on the weld seam and microstructure. Materialwissenschaft und Werkstofftechnik, Special Issue: Materials Science and Engineering (MSE 2010), Vol. 41, 11, pp. 897-907, 0933-5137
Reisgen, Olschok, Backhaus
- Eigenspannungsreduzierung in Elektronen- und Laserstrahlschweißnähten mittels nachlaufender Wärmefehlder durch schnelle Strahldefokussierung und -ablenkung. DVS Congress / DVS Expo: DVS-Berichte, Band 275, pp. 465 – 471, 2011, ISBN 978-3-87155-267-0
Reisgen, Rethmeier, Olschok, Gumenyuk, Backhaus, Tölle
- Microstructure Analysis of Electron-Beam Brazed y-Titanium Aluminide. Materials Science Forum Vol. 690 (2011), pp. 153-156, 0255-5476
Reisgen, Olschok, Backhaus
- Welding residual stress reduction by scanning of a defocused beam. Journal of Materials Processing Technology 212 (2012), pp. 19-26, 0924-0136
Reisgen, Rethmeier, Olschok, Gumenyuk, Backhaus, Tölle
