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Entwicklung eines Verfahrens zur prozessintegrierten Prüfung von Rührreibschweißverbindungen des Leichtbaus sowie Charakterisierung des Ermüdungsverhaltens der Fügungen

 
: Jene, T.

Saarbrücken, 2008, 133 S.
Kaiserslautern, TU, Diss., 2008
Deutsch
Dissertation
Fraunhofer IZFP ()
zerstörungsfreie Werkstoffprüfung; Ultraschallprüfung; Prozessüberwachung; Härtemessung

Abstract
Der stetig wachsende Einsatz von Rührreibschweißverbindungen in sicherheitsrelevanten Bauteilen der Automobil- und Flugzeugindustrie erfordert ein umfassendes Verständnis der möglichen Unregelmäßigkeiten in den Verbindungen. In der vorliegenden Arbeit konnte gezeigt werden, dass die Makro- und Mikrostruktur von Rührreibschweißverbindungen vollständig durch die messbaren Prozesskräfte beschrieben und somit eventuelle Unregelmäßigkeiten in der Naht durch abweichende Schweißkräfte nachgewiesen werden können. Im Zuge dieser Arbeit entstand das Prozessüberwachungssystem MonStir, das positionsgenau die Entstehung von Schlauchporen anzeigen kann. Eine weitere Folge des direkten Zusammenhangs zwischen Prozesskräften und Schweißnahtmikrostruktur ist die Möglichkeit der gezielten Beeinflussung der Mikrostruktur durch eine Änderung der Schweißkräfte, wodurch die Zusammenlagerung eingeschlossener Oxidpartikel vermieden werden kann. Die Unterstützung des Schweißprozesses durch die gezielte Einbringung von Ultraschallwellen (ultraschallunterstütztes Rührreibschweißen) wurde 2008 zum Patent angemeldet. Vergleichende Untersuchungen der Ermüdungseigenschaften der hergestellten Verbunde mit und ohne eingeschlossene Oxidpartikel dienen sowohl als Nachweis des nachteiligen Effektes dieser Partikel als auch der Vorteile des entwickelten Verfahrens.

 

The increasing demand for friction stir welds in safety-relevant components in the automotive and aerospace industries requires a comprehensive knowledge of possible irregularities in the welds. The present work shows that the macro- and microstructure of friction stir welds can be fully characterized by the welding forces and thus possible irregularities in the weld can be detected during the welding process. In the course of this work the process monitoring system MonStir was developed, which is capable of accurately detecting the development of elongated cavities in the weld. Furthermore, the close relationship between the welding forces and the microstructure of the weld allows specific manipulation of the forces and thus the microstructure, preventing the accumulation of entrapped oxide particles. The manipulation of the welding process through the specific application of ultrasonic waves (ultrasound supported friction stir welding) was filed for patent in 2008. Comparative analyses of the welds' fatigue behaviour with and without entrapped oxide particles prove both the detrimental character of these particles and the benefits of the ultrasound support.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-103879.html