Hochfeste Stähle sind aufgrund ihres guten Preis-Leistungs-Verhältnisses vor allem für hohe Produktionsstückzahlen ein essentieller Baustein zur Umsetzung des werkstofflichen Leichtbaus. Um den höheren Anforderungen an deren schweißtechnische Verarbeitung gerecht zu werden und Nahtdefekte zu vermeiden, gilt es den Schweißprozess entsprechend anzupassen. Folglich wird in der vorliegenden Arbeit der Einfluss von Strahloszillation auf die Schmelzbadgeometrie und die Erstarrungsbedingungen beim Schweißen hochfester Stähle analysiert. Ziel ist die Unterdrückung von Nahtmittenrissen, die sich laut Stand der Technik durch drei Strategien vermeiden lassen. So führen eine Reduzierung der Dehnungsgeschwindigkeiten während der Erstarrung, eine Ablenkung der Erstarrungsrichtung zum Schmelzbad hin durch eine Vergrößerung des Winkels der Erstarrungsfronten sowie eine Verringerung der im Prozess auftretenden Dehnungen zu einer verminderten Heißrissgefahr. Durch die anfängliche Ermittlung kritischer Schmelzbadformen und die anschließende systematische Untersuchung der Parameter Oszillationsfigur, -amplitude, -frequenz, Streckenenergie, Fokusdurchmesser und Schutzgas wird eruiert, wie die Schmelzbadgeometrie unter Anwendung von Strahloszillation bestmöglich im Sinne der drei Strategien variiert werden kann. Abschließend wird anhand von Beispielen erfolgreich demonstriert, dass sich Nahtmittenrisse durch die Anwendung von Strahloszillation beim Laserstrahlschweißen vermeiden lassen.
Aktualisiert: 2022-06-23
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Der Einsatz von an Schweißrobotern angebrachten, pneumatisch betätigten Spannrollen ermöglicht eine Steigerung der Flexibilität beim Remote-Laserstrahlschweißen im Karosseriebau. Dabei stellen die Auslegung der Spannkräfte, der Fügevorrichtungen und der fertigungsgerechten Bauteiltoleranzen eine Herausforderung dar. Im Rahmen dieser Arbeit wurde der Spann- und Fügeprozess des Remote-Laserstrahlschweißens mit Einsatz einer Spannrolle untersucht. Die Untersuchung erfolgte experimentell und simulativ für Blechformteile aus Stahl und Aluminium sowie für Aluminiumgussbauteile. Zur simulativen Untersuchung wurden validierte Finite-Elemente Simulationsmodelle erarbeitet, die erstmalig den Einsatz einer flexiblen Spannrolle im Karosseriebau abbilden. Die Simulationsmodelle ermöglichen die Berechnung von Spannprozessen auf drei Arten: weggesteuert mit vollständiger Vorgabe der Rollenbewegung, kraftgesteuerte mit Vorgabe eines Spannkraftverlaufs und kraftgeregelt mit Vorgabe gewünschter resultierender Fügespalte. Auf Basis der Untersuchungen wurden prozess- und bauteilseitige Maßnahmen zur Reduktion erforderlicher Spannkräfte und resultierender Fügespalte identifiziert und ein grundlegendes Prozessverständnis für den neuartigen Fertigungsprozess aufgebaut.
Aktualisiert: 2022-05-12
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In der Mikrotechnik geht die fortschreitende Miniaturisierung mit einer Verringerung der erzeugbaren Leistung und einer Verkleinerung der Toleranzen einher. Eine hohe Anfälligkeit der Bauteile für Reibung und Verschleiß ist das Resultat. Diese Arbeit untersucht, wie sich bei Aktorkomponenten Reibung und Verschleiß durch Beschichtung mit amorphem Kohlenstoff (Diamond like Carbon DLC) verringern lässt. Als Beschichtungsprozess dient plasmaunterstützte chemische Abscheidung aus der Dampfphase (Plasma enhanced chemical vapor deposition PECVD). Als kohlenstoffhaltige Gase werden Methan und Azetylen verwendet, während zur Erzeugung des Plasmas Argon zum Einsatz kommt. Untersuchte Aktorwerkstoffe, die mit DLC beschichtet werden, sind Silizium, Kupfer, Nickel-Eisen und SU-8. Untersucht wird die Variation von Beschichtungsleistung, Prozessdruck und Gasfluss der einzelnen Gase. Die Schichten werden mit verschiedenen Verfahren bezüglich Härte, E-Modul, Schichthaftung, Schichtspannung, Zusammensetzung und Struktur untersucht. Anschließend werden Versuche zur Partikelbildung und dem Verschlei߬verhalten durchgeführt. Das Ergebnis der Arbeit sind amorphe Kohlenstoffschichten, welche die Verschleißfestigkeit von unterschiedlichen in der Mikroaktorik angewendeten Werkstoffen erhöhen und die Reibeigenschaften verbessern.
Aktualisiert: 2019-10-17
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