Buckelschweißen von Aluminiumlegierungen mittels Kondensatorentladungsschweißen mit veränderlicher Kraft und kraftgesteuertem Auslösen der Entladung

IGF-Vorhaben-Nr.: 19.899 B

Laufzeit: 01.01.2018 - 31.12.2019

Forschungseinrichtungen:

Institut für Fertigungstechnik Professur für Fügetechnik u. Montage

Fachgebiete:

MB Fertigungstechnik, auch: Umformtechnik, Fügetechnik, Oberflächentechnik,
HA Fahrzeug- und Verkehrstechnologien, auch: Antriebstechnik

GC Elektrotechnik, Elektronik, Elektroniksysteme,
EA Energietechnik, auch: rationelle Energieumwandlung, Energieeffizienz

Wirtschaftszweige:

28 Maschinenbau, 29 Herstellung von Kraftwagen und Kraftwagenteilen

27 Herstellung von elektrischen Ausrüstungen, 30 Sonstiger Fahrzeugbau

Vorhabenbeschreibung:

Ziel des Vorhabens ist das Erarbeiten einer Strategie zum KE-Buckelschweißen von Aluminiumwerkstoffen. Dazu sind zwei bisher noch nicht systematisch untersuchte Annahmen zu erforschen: die werkstoff- und prozessgerechte Buckelgeometrie und die sinnvolle Koordination elektrischer und mechanischer Parameterverläufe. Das KE-Schweißen wird bisher nicht zum Buckelschweißen von Aluminiumbauteilen eingesetzt, bietet aber sehr hohes Anwendungspotenzial! Der Prozess ist gekennzeichnet durch reproduzierbare Ergebnisse, sehr geringen Wärmeeintrag, hohe Maßhaltigkeit der Bauteile, geringe Entfestigung der Fügezone und geringen Elektrodenverschleiß. Die Belastung des Stromnetzes ist gering. Die Ursachen dafür, dass das KE-Schweißen bisher nicht zum Buckelschweißen von Aluminiumbauteilen eingesetzt wird, sind im Werkstoff und im Prozessablauf zu suchen. Aluminiumlegierungen weisen im Vergleich zu Stahl eine ca. 4-fache elektrische Leitfähigkeit und ca. 50 % der Festigkeit auf. Sie entfestigen bei Erwärmung innerhalb eines kleinen Temperaturbereichs. Daraus ergeben sich widersprüchliche Anforderungen an den Prozess, die bisher weder technisch gelöst noch systematisch untersucht wurden: hohe Elektrodenkraft (hohe Schweißstromstärke), niedrige Elektrodenkraft (geringe Werkstofffestigkeit), stabile Ausführung der Werkzeugträger (große Masse) und sehr schnelles Nachsetzen der Elektroden (geringe Masse). Die Herstellung und der Betrieb von KE-Schweißanlagen sind mittelständisch geprägt. Nahezu alle Anlagenhersteller sind KMUs. Im projektbegleitenden Ausschuss sind neben Anwendern fast alle deutschen Hersteller von KE-Schweißanlagen vertreten, die die Ergebnisse des Projektes unmittelbar nutzen können. Daraus ergibt sich eine direkte Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit kleiner und mittelständischer Unternehmen. Die Erkenntnisse aus diesem Projekt dienen ebenso zur Ergänzung von DVS-Merkblättern.