Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK

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  • Publication
    Microstructure and Mechanical Properties of Refill Friction Stir Spot Welding of AM50 Cast Magnesium Alloy
    (Fraunhofer Verlag, 2022)
    Fu, Banglong
    Magnesium (Mg) alloys have been considered as an important material in aerospace, sport, electrical, railway systems and, most importantly, in automotive industry, which comprises 80% of Mg usage. In order to enlarge its usage, appropriate welding methods should be investigated. Refill friction stir spot welding (refill FSSW) is a novel solid-state welding technology. Due to the significant merits of keyhole-free weld, improved mechanical properties, etc., it has been successfully used for the welding of Al-based similar and dissimilar combinations. However, studies concerned with Mg alloys are limited. The feasibility of refill FSSW of casting Mg alloy AM50 was investigated firstly. Defect-free welds with flat surface and high performance were obtained successfully. Moreover, a modified method, differential rotation refill FSSW (DR-refill FSSW), was developed. DR-refill FSSW provides a new and effective strategy for improving the performance of spot welds based on microstructural engineering.
  • Publication
    Neue Potentiale der Impulsmagnetik
    ( 2011)
    Uhlmann, E.
    ;
    Prasol, L.
    ;
    König, C.
    ;
    Ziefle, A.
    Die impulsmagnetischen Verfahren lassen sich nicht nur zur Umformung von Aluminium- und Kupferlegierungen einsetzen, sondern besitzen durch die sehr hohe Umform- bzw. Bauteilgeschwindigkeit einzigartige Möglichkeiten. Die hohe impulsförmige Kraft, die den Verfahren eigen ist, ermöglicht das Schockverschweißen von Profilen und Blechen unterschiedlicher Materialien. Die Umformgeschwindigkeiten von bis zu ? = 25000 s-1 erlauben das Umformen von Magnesiumlegierungen zu Formänderungen, die konventionell nur mit Vorwärmen realisierbar sind. Des Weiteren lassen sich mit dem impulsmagnetischen Verfahren Werkzeuge auf kürzestem Wege auf hohe Geschwindigkeiten beschleunigen, mit denen neue Anwendungsfelder erschlossen werden. Die Beschleunigung auf hohe Werkzeuggeschwindigkeiten auf kürzestem Wege bietet Potenzial, höherfeste Werkstoffe umzuformen und zu zerteilen, bei Reduktion des Werkzeugverschleißes. Die Effekte, die durch die schnelle adiabate Bearbeitung im Werkstoff entstehen, können so genutzt werden. Als innovative Fügetechnologie ermöglicht das impulsmagnetische Schweißen für das Fügen artfremder Metalle einen schnellen, berührungslosen und aufgrund nicht vorhandener Emissionen umweltfreundlichen Prozess. Da der Fügemechanismus anders als bei konventionellen Verfahren nicht thermisch induziert, sondern druckbasiert umgesetzt wird, sind die üblichen Beschränkungen der Verschweißbarkeit nicht von der Schmelztemperatur bestimmt. Es bildet sich eine wenige µm dicke Schweißschicht, in der ein Härtemaximum in Querrichtung zur Schweißnaht lokalisiert ist. Bei der Auslegung von impulsmagnetischen Umformprozessen kann mittlerweile verlässlich auf die Hilfe von elektromagnetischer als auch strukturdynamischer FEM-Simulation zurückgegriffen werden. Hierbei kann mittels Geometrie- und Materialvariation eine optimale Spulengeometrie ermittelt werden. Das Umformen von Magnesiumlegierungen bei Raumtemperatur ermöglicht, den aufwendigen und u.a. kostenintensiven Schritt des Erwärmens während der Prozesskette einzusparen. Das impulsmagnetische Umformen von Magnesiumknetlegierungen bei Raumtemperatur bietet somit einen Anreiz, dieses Verfahren beispielsweise im Fahrzeugbau zu integrieren und somit die Produktionskosten zu senken.
  • Publication
    Werkzeuge zum impulsmagnetischen Warmfügen von Profilen aus Aluminium- und Magnesiumlegierungen
    (Fraunhofer IRB Verlag, 2004)
    Hahn, R.
    ;
    Uhlmann, E.
    Die konsequente Realisierung moderner Leichtbaukonzepte, wie sie derzeit unter anderem im Automobilbau angestrebt wird, erfordert neue und innovative Fertigungsverfahren, die es erlauben, Aluminium- und zukünftig auch Magnesiumprofile zu fügen. Ein solches Verfahren ist die impulsmagnetische Umformung. Um die erforderlichen Prozesskräfte zum impulsmagnetischen Fügen höherfester Aluminiumlegierungen zu senken und um technologisch nutzbare Umformung an Magnesiumlegierungen zu erreichen, bietet sich die Umformung bei erhöhter Temperatur an. In dieser Arbeit wird ein Werkzeug zur impulsmagnetischen Warmumformung entwickelt, welches die Einzelprozesse Induktionserwärmung und impulsmagnetische Umformung miteinander kombiniert. Die sich infolge der Temperaturerhöhung der Werkstücke ändernden Prozessparameter bei der impulsmagnetischen Umformung werden experimentell und analytisch untersucht. Die Einsetzbarkeit und die Potenziale des Werkzeuges werden am Beispiel des Warmfügens von Aluminium- und Magnesiumprofilen demonstriert. Die Verfahrenskombination ermöglicht erstmals Magnesium bei erhöhter Temperatur impulsmagnetisch zu fügen und führt andererseits bei Aluminium durch die erhöhte Formänderungsfähigkeit zu einer erhablichen Reduktion des zur Umformung notwendigen magnetischen Druckes, wodurch sich die Standzeit der Werkzeuge erhöht.