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ChopArc. MSG-Lichtbogenschweißen für den Ultraleichtbau

Wissenschaftlicher Abschlussbericht zum BMBF-geförderten Verbundprojekt "Entwicklung einer neuartigen integralen Lichtbogenfügetechnologie für die besonderen Anforderungen im Ultraleichtbau" im Themenfeld "Ultraleichtbau" zum Rahmenkonzept "Forschung für die Produktion von morgen", Laufzeit: 1.4.2001 bis 30.9.2004
 
: Goecke, S.-F.; Metzke, E.; Spille-Kohoff, A.; Langula, M.
: TU Berlin, Institut für Werkzeugmaschinen- und Fabrikbetrieb -IWF-

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Stuttgart: Fraunhofer IRB Verlag, 2005, 291 S.
ISBN: 3-8167-6766-4
Reportnr.: BMBF 02PP2480 - 02PP2485
ISBN: 978-3-8167-6766-4
Deutsch
Bericht
Fraunhofer IPK ()
MIG; MAG; Metall-Schutzgasschweißen; Kurzlichtbogen; Spektroskopie; Plasmaphysik; Lichtbogenphysik; numerische Simulation; Modell; Lichtbogen; Regelung; Evolution; Leichtbau; Energiequelle; Stromquelle; Schweißtechnik; Fügetechnik; Ingenieur; Dünnblech; Automobilindustrie; Regelungstechnik; Qualitätssicherung; Informatik; Sensorik

Abstract
Der außerordentlich robuste MSG-Prozess zum Fügen von Metallen ist im gesamten verarbeitenden Gewerbe weit verbreitet. Beim Schweißen von Blechen <0,5 mm - wie sie zukünftig besonders im Fahrzeug-Leichtbau verwendet werden - stößt er an seine Grenzen, da hier eine Regelung zur definierten Minimierung des Energieeintrages notwendig wird, um Lochbildung zu vermeiden und eine gute Oberfläche (Spritzervermeidung, Feinschuppigkeit, gleichmäßiger Einbrand, geringer Verzug) zu garantieren. Für eine effiziente Prozessregelung ist das Verständnis der komplexen physikalischen Prozesse unabdingbar. Hierzu wurde der gesamte Prozess numerisch simuliert und die Spektroskopie am Lichtbogen lieferte Temperatur- und Teilchendichteverteilungen zur Modellbildung und Validierung. Erst damit konnte eine Regelung auf Basis der Evolutionsstrategie realisiert werden, die die Prozessqualität bspw. zum sicheren Fügen von Blechen unter 0,5 mm in Echtzeit optimiert. Darüber hinaus ermöglicht das ChopArc-Löten von verzinktem Blech mit weitgehender Aufrechterhaltung der Zinkschicht und somit der Korrosionsbeständigkeit. Neben dem Fügen von gleichartigem, verzinktem und CrNi-Stahl, steht die Al-St-Mischverbindung im Vordergrund. Eine exemplarische Erprobung erfolgt beim ChopArc-Fügen eines "ultraleichten Abgassystems" im Fahrzeugbau.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-31217.html