Ultraschallschweißen innovativer Leichtmetall-Mischverbunde:Charakterisierung des Fügeprozesses, Untersuchung der Bindungsvorgänge und der mechanischen Eigenschaften

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Frank Balle
• Fachliche Zuordnung: Materialien und Werkstoffe der Sinterprozesse und der generativen Fertigungsverfahren
• Förderung: Förderung von 2009 bis 2013
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 160364514

Im Rahmen des Forschungsvorhabens soll die Metall-Ultraschalltorsionsschweißtechnik für Al- und Ti-Legierungen grundlagenorientiert untersucht und weiterentwickelt werden. Ein wesentliches Ziel ist die Untersuchung der Bindungsvorgänge, die für die mit dem Ultraschallschweißen erreichbaren Verbundfestigkeiten ausschlaggebend sind. Hierbei sind insbesondere die grundsätzlich möglichen Vorgänge während der Verbindungsbildung wie Diffusion, Mischkristallbildung, Beseitigung von Passivierungsschichten und die damit verbundenen atomaren Wechselwirkungen der Leichtmetalle mittels Elektronenmikroskopie und hochauflösender Spektroskopie zu bestätigen oder zu widerlegen. Neben Al/Al- und Ti/Ti-Verbunden sollen in dem Forschungsvorhaben erstmalig auch ultraschallgeschweißte Mischverbindungen zwischen diesen beiden Leichtmetallen realisiert und detailliert untersucht werden. Dies erfordert zunächst umfangreiche Untersuchungen zur Prozessbeherrschung sowie zur Prozessstabilität. Neben der Ermittlung geeigneter Prozessparameter unter Nutzung moderner statistischer Versuchsmethoden sollen die wesentlichen kinematischen, energetischen, elektrischen und thermischen Prozessgrößen hochaufgelöst während des Fügeprozesses ermittelt und unmittelbar als Qualitätskriterium genutzt werden. Für den zukünftigen Einsatz ultraschallgeschweißter Leichtmetall-Mischverbunde ist die Kenntnis insbesondere der zyklischen Eigenschaften der Verbunde unabdingbar und kann ferner zur Identifikation möglicher Schwachstellen im Fügezonenbereich genutzt werden. Zur Charakterisierung der Ermüdungseigenschaften der ultraschallgeschweißten Verbunde sollen in Ermüdungsversuchen erstmalig hochempfindliche resistometrische Messverfahren auf ultraschallgeschweißte Metallverbunde angewandt werden, um frühzeitig Ermüdungsschäden zu erkennen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen