Fraunhofer-Gesellschaft

Publica

Hier finden Sie wissenschaftliche Publikationen aus den Fraunhofer-Instituten.

Beiträge zur Charakterisierung des Prozessablaufes und der Verbindungsbildung beim Mikroschweißen für Hochtemperaturwerkstoffe

 
: Kronsbein, Antje

Dresden, 2015, XII, 101 pp., XXIX
Dresden, TU, Dipl.-Arb., 2015
German
Thesis
Fraunhofer IKTS ()

Abstract
Die Entwicklung neuer Herstellungs- und Verarbeitungsverfahren werden durch die Trends in der Elektronikindustrie vorangetrieben. Einen solchen Trend stellen Hochtemperaturanwendungen dar, wie sie z. B. für Mess- und Steuerungstechnik im Bereich von Energie- und Kraftwerktechnik benötigt werden. Die Zuverlässigkeit dieser Komponenten wird maßgeblich durch die Qualität ihrer elektrischen Kontakte bestimmt. Da die üblichen Verbindungsverfahren wie Löten oder Kleben bei Temperaturen über 500 °C nicht angewendet werden können, wird auf andere Verfahren zurückgegriffen.
Eine Möglichkeit stellt das Spaltschweißen dar, das in die Gruppe der Widerstandsschweißprozesse eingeordnet wird. Es existieren zahlreiche theoretische und experimentelle Untersuchungen zum Spaltschweißen und Widerstandsschweißen. Da besonders die experimentellen Ergebnisse nicht ohne Einschränkung auf andere Kontaktieraufgaben übertragen werden können, sind eigene Untersuchungen unerlässlich.
Dies gilt v. a. bei der Verwendung anderer Schweißgeräte und Materialien. Im Rahmen dieser Arbeit wird eine Prozessanalyse durchgeführt. Anschließend werden in einem Versuch die optimalen Parametereinstellungen für den Spaltschweißprozess für eine Kontaktieraufgabe ermittelt.
In einer Literaturrecherche werden zunächst Informationen zum Prozessablauf, zu der Verbindungsbildung und den Prozessparametern sowie deren Einfluss auf das Schweißergebnis zusammengefasst. Mit Methoden der statistischen Versuchsplanung wird anschließen ein Versuchsplan erstellt und durchgeführt. Mit Hilfe von Vorversuchen und den Ergebnissen der Literaturrecherche werden die zu variierenden Parameter und der zugehörige Parameterbereich, die Messgrößen sowie geeignete Messmethoden und Randbedingungen für die Versuchsdurchführung festgelegt. Durch eine Temperaturauslagerung wird das Langzeit-Hochtemperaturverhalten der Proben charakterisiert. In der Versuchsauswertung werden signifikante Effekte beschrieben und analysiert sowie eine Parameteroptimierung durchgeführt.
In dieser Arbeit konnte der Einfluss der Verfahrensparameter Elektrodenabstand, Schweißkraft und Drahtdurchmesser für die Materialkombination Silber / Silber ermittelt und dargestellt werden. Durch eine Parameteroptimierung wurden die Einstellungen bestimmt, mit denen Spaltschweißverbindungen hergestellt werden können, die maximale Scherkräfte aushalten. Das Hochtemperaturverhalten der Kontaktstellen wurde mit einer Temperaturauslagerung charakterisiert und dessen Einfluss auf die Scherfestigkeit der Verbindung ermittelt.
Aufbauend auf dieser Arbeit sind weiteren Untersuchungen zur genaueren Analyse des Spaltschweißprozesses möglich. Besonders der Einfluss der Parameter auf die Form des entstehenden Temperaturfeldes und die Form der Schweißlinse muss untersucht und die Wirkung verschiedener Materialien auf den Schweißprozess ermittelt werden.

: http://publica.fraunhofer.de/documents/N-487605.html