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Ursachen, Beeinflussung, Auswirkungen sowie Quantifizierung der Temperaturentwicklung in der Fügezone beim Kollisionsschweißen

Pabst, Christian Bernd (2019):
Ursachen, Beeinflussung, Auswirkungen sowie Quantifizierung der Temperaturentwicklung in der Fügezone beim Kollisionsschweißen.
Darmstadt, Shaker Verlag GmbH, ISBN 978-3-8440-7073-6,
DOI: 10.25534/tuprints-00009469,
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Item Type: Book
Title: Ursachen, Beeinflussung, Auswirkungen sowie Quantifizierung der Temperaturentwicklung in der Fügezone beim Kollisionsschweißen
Language: German
Abstract:

Das Kernthema der Arbeit ist die Temperaturentwicklung in der Fügezone beim Kollisionsschweißen. Aus der Literaturrecherche geht hervor, dass das Verständnis dieses Verfahrens zum gegenwärtigen Zeitpunkt nicht ausreichend ist, um die Mechanismen ausreichend zu beschreiben und das Schweißergebnis vorherzusagen. Insbesondere der örtliche und zeitliche Temperaturverlauf in der Fügezone ist kaum bekannt.

Vor allem mithilfe von Experimenten mit dem elektromagnetischen Pulsschweißen und mit einem speziell für Grundlagenuntersuchungen entwickelten Versuchsstand werden die thermischen Effekte untersucht. Zum Einsatz kommt eine Wärmebildkamera, eine Bildverstärkerkamera sowie eine Spiegelreflexkamera, mit denen der eigentliche Fügevorgang beziehungsweise die Probe beobachtet werden. Die Temperaturentwicklung der Proben erlaubt einen Rückschluss auf deren Energiehaushalt und die Bildaufnahmen ermöglichen die Identifikation der zugehörigen physikalischen und chemischen Effekte. Zudem wird die Fügezone metallographisch untersucht.

Es zeigt sich dabei, dass in der Fügezone kurzzeitig Temperaturen bis über 1000°C auftreten, womit sich das stängelförmige Gefüge in der Fügezone als Erstarrungsgefüge erklären lässt. Das Entstehen einer Verbindung ist energetisch nachweisbar. Darüber hinaus beeinflusst die Reaktivität des Umgebungsmediums durch die exotherme Reaktion mit dem Probenwerkstoff als zusätzliche Energiequelle die Temperatur der Fügezone und damit der gesamten Probe. Dies zeigt sich auch in der Ausdehnung des Erstarrungsgefüges in der Fügezone. Das charakteristische Prozessleuchten wird mit diesen Befunden ebenfalls erklärbar: Es entsteht hauptsächlich durch die plastische Deformation in der Fügezone sowie durch ausgestoßenes und verbrennendes Grundmaterial.

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage
The temperature development in the joining area of the collision welding process is the core topic of this thesis. From literature research it can be concluded that the understanding of the process is currently insufficient to describe the mechanisms adequately and predict the welding result sufficiently accurate. In particular, barely anything is known about the temporal and spatial temperature development in the joining area. Primarily experiments will be used to investigate the thermal effects with the help of electromagnetic pulse welding and a test rig which is specially designed for the basic research of this process. A thermographic camera, an image intensifier camera and a single-lens reflex camera are used to observe and study the actual joining process as well as the samples. The energy budget of the samples can be deduced from their temperature development. The identification of the associated physical and chemical effects is enabled by the optical images. In addition, the joint area is examined metallographically. The observations show that temperatures of up to more than 1000°C occur in the joining area for a short time. Thus the columnar structure in the joint area can be explained as solidification structure. The development of a joint is energetically measurable. Furthermore, the temperature of the joint area and thus the temperature of the whole sample is influenced by the reactivity of the ambient medium with the sample’s material, which is an additional source of energy. This effect also becomes apparent in the spatial extent of the solidification structure inside the joint area. The characteristic process light can be explained with the help of these findings, too: It mainly consists of glowing basic material due to the plastic deformation within the joining area as well as burning and expelled basic material.English
Place of Publication: Darmstadt
Publisher: Shaker Verlag GmbH
Classification DDC: 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 600 Technik
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 620 Ingenieurwissenschaften
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 670 Industrielle Fertigung
Divisions: 16 Department of Mechanical Engineering > Institut für Produktionstechnik und Umformmaschinen (PtU)
16 Department of Mechanical Engineering > Institut für Produktionstechnik und Umformmaschinen (PtU) > Smart Structures
Date Deposited: 13 Dec 2019 13:26
Last Modified: 09 Jul 2020 02:54
DOI: 10.25534/tuprints-00009469
Related URLs:
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-94694
Referees: Groche, Prof. Dr. Peter and Wagner, Prof. Dr. Martin F.-X.
Refereed: 15 October 2019
URI: https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/9469
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