Untersuchungen zum Widerstandsbuckelschweißen zur Erzeugung elektrischer Al-Cu-Kontaktierungen

Vorhabenbeschreibung:

Zur Erzeugung von Mischverbindungen werden oftmals so genannte „Wärmearme Fügeprozesse“ bzw. „Festkörperschweißverfahren“ eingesetzt, wie bspw. das Ultraschallschweißen, um die Bildung unerwünschter, spröder intermetallischer Phasen in der Fügezone deutlich zu minimieren. Während die Machbarkeit von Al-Cu-Mischverbindungen mittels Ultraschallschweißen bereits vielfach nachgewiesen worden ist, sind auf dem Gebiet des Widerstandsschweißens bislang kaum nennenswerte Erfolge zum stoffschlüssigen Verbinden von Blechen der Werkstoffkombination Al-Cu im Überlapp zu verzeichnen. Voruntersuchungen am ISF zum Widerstandsbuckelschweißen von Al-Cu-Kontaktierungen decken deutliche Potenziale (wirtschaftlich, reproduzierbar, gute elektrische und mechanische Verbindungseigenschaften, umweltfreundlich, automatisierbar, …) dieser Fügetechnik auf. Die Optimierung der mechanisch-elektrischen Eigenschaften (bspw. über Buckelgeometrie, Buckelanordnung, Prozessführung etc.) sowie die Qualifizierung der Verbindung hinsichtlich Prozessstabilität, Alterungsverhalten und industrieller Anwendbarkeit stehen nun im Fokus dieses Forschungsvorhabens. Im Einzelnen sollen schweißtechnische Untersuchungen an einer Auswahl elektrotechnisch relevanter Cu- und Al-Werkstoffe durchgeführt werden. Die Schweißversuche erfolgen an Anlagen, die auf unterschiedlichen Schweißstromquellen basieren (3-Phasen-Gleichstrom und Kondensatorentladung/KE), deren Einfluss auf das Schweißergebnis verifiziert werden soll. Die mechanische Qualifizierung der Verbindungen erfolgt anhand von Scherzug-, Schäl- und Schwingfestigkeitsprüfungen, die elektrische Qualifizierung durch die Bestimmung der Verbindungswiderstände. Metallografische und rasterelektronenmikroskopische Untersuchungen sollen Aufschluss über Gefügeveränderungen/Phasenbildungen geben. Zur Beurteilung der Ergebnisse dient der am Markt etablierte Ultraschallschweißprozess als Referenzverfahren.