Schweißlöten von Aluminium mit unverzinktem Stahl unter Verwendung des CMT-Verfahrens

Alexander Marout

Schweißlöten von Aluminium mit unverzinktem Stahl unter Verwendung des CMT-Verfahrens

Translated title of the contribution: Welding of aluminium to non-galvanized steel by using the CMT-process

Alexander Marout

Chair of Nonferrous Metallurgy (520)

Research output: Thesis › Diploma Thesis

2187 Downloads (Pure)

Abstract

Subject of the thesis are manufacturing, microstructure and properties of thermally joined steel-aluminium hybrid tailored blanks. The joints were produced by using the Cold-Metal-Transfer arc welding process developed by Fronius International. The thickness of the intermetallic phases depends on the heat input rate and is a problem in thermal joining. Due to this problem the nowadays used processes have been designed to keep the formation of intermetallic phases within defined limits or even to prevent them. In this welding-process there is only the aluminium in fluid condition the steel base material is still in solid state. Therefore it is called weld-soldering. By mechanically pulsing the solder wire during the welding process it is, caused by low welding heat, suitable to join such material compounds. Investigations concerning the influence of various solder alloys on the thickness and morphology and the characterisation of the intermetallic layer which is formed in the welding zone were carried out. The determination of the intermetallic layer was made by nano-hardness-measurement and scanning-electron-microscopy as well by a validation with a thermodynamic model. The mechanical properties were tested in quasistatic tension tests.

Translated title of the contribution	Welding of aluminium to non-galvanized steel by using the CMT-process
Original language	German
Qualification	Dipl.-Ing.
Supervisors/Advisors	Antrekowitsch, Helmut, Supervisor (internal)
Award date	30 Mar 2007
Publication status	Published - 2007

Bibliographical note

embargoed until null

Keywords

welding intermetallic layer CMT-process steel-aluminium hybrid blanks aluminium-solder-alloy

Access to Document

VolltextFinal published version, 15.8 MB

Cite this

@phdthesis{4b44a27b62f24081b1e5bae53dd31b79,

title = "Schwei{\ss}l{\"o}ten von Aluminium mit unverzinktem Stahl unter Verwendung des CMT-Verfahrens",

abstract = "Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde die Herstellung, Mikrostruktur und Eigenschaften von thermisch gef{\"u}gten Stahl-Aluminium Hybridplatinen untersucht. Die Verbindung erfolgte unter Verwendung des Cold-Metal-Transfer-Lichtbogenschwei{\ss}verfahrens von Fronius International. Die Dicke der auftretenden intermetallischen Phase ist von der W{\"a}rmeeinbringung abh{\"a}ngig und stellt das gr{\"o}{\ss}te Problem bei den thermischen F{\"u}geverfahren dar. Aus diesem Grund geht die Entwicklung in diese Richtung, dass versucht wird die Phasensaumbildung in geringen Grenzen zu halten bzw. die Bildung dieser Schicht g{\"a}nzlich zu verhindern. Bei dem angewandten Schwei{\ss}verfahren wird nur das Aluminium fl{\"u}ssig - der Stahl-Grundwerkstoff verbleibt im festen Zustand. Daher auch die Bezeichnung Schwei{\ss}l{\"o}ten. Durch eine mechanische Pulsung des Zusatzwerkstoffes zeichnet sich dieses Verfahren durch eine sehr geringe W{\"a}rmeeinbringung aus und ist somit zur Verbindung dieser Werkstoffkombinationen sehr geeignet. Die vorliegenden Untersuchungen besch{\"a}ftigen sich mit dem Einfluss von verschiedenen Lotlegierungen auf die Dicke und Morphologie und der Charakterisierung des in der F{\"u}gezone auftretenden intermetallischen Phasensaums (IMP). Zur Bestimmung der intermetallischen Phasen erfolgten Nanoh{\"a}rtemessungen sowie rasterelektronenmikroskopische Bestimmungen aber auch eine {\"U}berpr{\"u}fung mittels thermodynamischem Modell. Die Festigkeitseigenschaften wurden in quasistatischen Zugversuchen untersucht.",

keywords = "Schwei{\ss}en intermetallische Phase CMT-Verfahren Stahl-Aluminium-Hybridplatine Aluminium-Lotlegierung, welding intermetallic layer CMT-process steel-aluminium hybrid blanks aluminium-solder-alloy",

author = "Alexander Marout",

note = "gesperrt bis null",

year = "2007",

language = "Deutsch",

type = "Diploma Thesis",

}

TY - THES

T1 - Schweißlöten von Aluminium mit unverzinktem Stahl unter Verwendung des CMT-Verfahrens

AU - Marout, Alexander

N1 - gesperrt bis null

PY - 2007

Y1 - 2007

N2 - Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde die Herstellung, Mikrostruktur und Eigenschaften von thermisch gefügten Stahl-Aluminium Hybridplatinen untersucht. Die Verbindung erfolgte unter Verwendung des Cold-Metal-Transfer-Lichtbogenschweißverfahrens von Fronius International. Die Dicke der auftretenden intermetallischen Phase ist von der Wärmeeinbringung abhängig und stellt das größte Problem bei den thermischen Fügeverfahren dar. Aus diesem Grund geht die Entwicklung in diese Richtung, dass versucht wird die Phasensaumbildung in geringen Grenzen zu halten bzw. die Bildung dieser Schicht gänzlich zu verhindern. Bei dem angewandten Schweißverfahren wird nur das Aluminium flüssig - der Stahl-Grundwerkstoff verbleibt im festen Zustand. Daher auch die Bezeichnung Schweißlöten. Durch eine mechanische Pulsung des Zusatzwerkstoffes zeichnet sich dieses Verfahren durch eine sehr geringe Wärmeeinbringung aus und ist somit zur Verbindung dieser Werkstoffkombinationen sehr geeignet. Die vorliegenden Untersuchungen beschäftigen sich mit dem Einfluss von verschiedenen Lotlegierungen auf die Dicke und Morphologie und der Charakterisierung des in der Fügezone auftretenden intermetallischen Phasensaums (IMP). Zur Bestimmung der intermetallischen Phasen erfolgten Nanohärtemessungen sowie rasterelektronenmikroskopische Bestimmungen aber auch eine Überprüfung mittels thermodynamischem Modell. Die Festigkeitseigenschaften wurden in quasistatischen Zugversuchen untersucht.

AB - Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde die Herstellung, Mikrostruktur und Eigenschaften von thermisch gefügten Stahl-Aluminium Hybridplatinen untersucht. Die Verbindung erfolgte unter Verwendung des Cold-Metal-Transfer-Lichtbogenschweißverfahrens von Fronius International. Die Dicke der auftretenden intermetallischen Phase ist von der Wärmeeinbringung abhängig und stellt das größte Problem bei den thermischen Fügeverfahren dar. Aus diesem Grund geht die Entwicklung in diese Richtung, dass versucht wird die Phasensaumbildung in geringen Grenzen zu halten bzw. die Bildung dieser Schicht gänzlich zu verhindern. Bei dem angewandten Schweißverfahren wird nur das Aluminium flüssig - der Stahl-Grundwerkstoff verbleibt im festen Zustand. Daher auch die Bezeichnung Schweißlöten. Durch eine mechanische Pulsung des Zusatzwerkstoffes zeichnet sich dieses Verfahren durch eine sehr geringe Wärmeeinbringung aus und ist somit zur Verbindung dieser Werkstoffkombinationen sehr geeignet. Die vorliegenden Untersuchungen beschäftigen sich mit dem Einfluss von verschiedenen Lotlegierungen auf die Dicke und Morphologie und der Charakterisierung des in der Fügezone auftretenden intermetallischen Phasensaums (IMP). Zur Bestimmung der intermetallischen Phasen erfolgten Nanohärtemessungen sowie rasterelektronenmikroskopische Bestimmungen aber auch eine Überprüfung mittels thermodynamischem Modell. Die Festigkeitseigenschaften wurden in quasistatischen Zugversuchen untersucht.

KW - Schweißen intermetallische Phase CMT-Verfahren Stahl-Aluminium-Hybridplatine Aluminium-Lotlegierung

KW - welding intermetallic layer CMT-process steel-aluminium hybrid blanks aluminium-solder-alloy

M3 - Diplomarbeit

ER -