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MIG-Schweißen von Magnesiumlegierungen

  • Kartonierter Einband
  • 165 Seiten
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Beschreibung

Klappentext

Im Rahmen dieser Arbeit wurde das MIG-Schweißen von Magnesiumlegierungen im unteren Leistungsbereich (Kurz- und Impulslichtbogen) untersucht. Es wurden grundlegende Erkenntnisse über die Schmelzschweißbarkeit der verwendeten Magnesiumlegierungen (AZ31 , AZ61 und AZ91) im Dickenbereich von 1,35 mm bis 5 mm an I-Nähten in Wannenlage erarbeitet. Aufgrund der physikalischen Eigenschaften von Magnesiumlegierungen ergeben sich Besonderheiten gegenüber dem Schweißen von Aluminiumlegierungen. Dies liegt vor allem an dem schmalen Temperaturintervall zwischen dem Schmelzen und Verdampfen der Magnesiumlegierungen, das nur ca. 500 K gegenüber ca. 1800 K bei Aluminiumlegierungen beträgt. Daraus resultiert eine sehr hohe Sensitivität des Schweißprozesses gegenüber der eingebrachten Wärmemenge. Die Wärmeeinbringung muß demnach so gesteuert werden, daß der Zusatzwerkstoff sicher aufgeschmolzen wird, ohne dabei zu verdampfen. Andernfalls muß mit Spritzerverlusten von zum Teil bis über 50% gerechnet werden. Die prinzipielle Eignung verschiedener Lichtbogenarten für das MIG-Schweißen von Magnesiumlegierungen konnte herausgestellt werden. Mit Hilfe von Hochgeschwindigkeitsaufnahmen wurde die Tropfenablösung und Spritzerbildung analysiert und verbessert. Die Untersuchung der lichtbogenarten ergab, daß für eine exakte Energieeinbringung, weder der Kurz- noch der Impulslichtbogen geeignet sind. Hingegen zeigte die vorhandene Spezialkennlinie Kurzlichtbogen mit Impulsüberlagerung hinsichtlich der Spritzerbildung ein gutes Verhalten. Allerdings waren die Eingriffsmöglichkeiten bzw. die einstellbaren Schweißparameter stark begrenzt, so daß ein optimales Einstellen des Schweißprozesses nicht gewährleistet war. Aufbauend auf den gewonnenen Erkenntnissen wurde eine auf die speziellen Anforderungen von Magnesiumlegierungen abgestimmte neuartige Stromquellenkennlinie, der getriggerte Kurzlichtbogen, entwickelt und optimiert. Bei dieser Kennlinie handelt es sich um eine Weiterentwicklung der Kurzlichtbogentechnik. Die äußerst schwierige Energiezufuhr in den Zusatzwerkstoff kann aufgrund der vielen Eingriffsmöglichkeiten in die Kennlinie optimal gewährleistet werden. Die Tropfenablösung verläuft dadurch gezielt, reproduzierbar und mit einem vernachlässigbaren Spritzeranteil. Die Dokumentation der Qualität der erzeugten Schweißnähte erfolgte durch Übersichts· und Röntgenaufnahmen sowie durch metallographische Schliffe. Zur Beurteilung der Möglichkeiten, die sich durch den getriggerten Kurzlichtbogen ergeben, wurden mechanisch-technologische Untersuchungen an in Wannenlage geschweißten I-Nähte durchgeführt. Es wurden Variationen hinsichtlich der Grundwerkstoffe und hinsichtlich der Schweißzusatzstoffe vorgenommen. Mit Hilfe der mechanisch-technologischen Werkstoffprüfung wurden für den Konstrukteur wichtige Festigkeitskennwerte sowohl unter zügiger wie auch unter schwingender Beanspruchung ermittelt. Die Schweißproben zeigten mit 80% bis 100% der Grundwerkstoffwerte gute Festigkeiten im Zugversuch, wobei die Festigkeit des Grundwerkstoffs die größte Auswirkung auf die absolute Festigkeit hatte. Die Festigkeit im Dauerschwingversuch reduzierte sich aufgrund der hohen Kerbwirkung der Schweißnähte auf lediglich ca. 50% der Grundwerkstoffwerte. In Versuchen mit abgearbeiteter Nahtüberhöhung konnte jedoch eine Schwingfestigkeitssteigerung auf 75% des Grundwerkstoffwertes erreicht werden, was das Potential bei der Optimierung der Schweißnahtgeometrie aufzeigt. Weiterhin wurden wichtige Erkenntnisse im Hinblick auf die Heißrißbildung gewonnen. Die Untersuchungen der entstandenen Gefüge wiesen keine Besonderheiten auf. Mit Hilfe der Elektronenstrahlmikroanalyse (ESMA) konnte bei allen Schweißungen im getriggerten Kurzlichtbogen verdeutlicht werden, daß es durch die Schweißungen zu keinem Abbrand von Legierungselementen kommt. Versuche mit artverschiedenem Zusatzwerkstoff zeigten einen Aufmischgrad von 50%. Neben den grundlegenden Experimenten zur Eignung der verschiedenen Lichtbogenarten und den damit erzielbaren Festigkeitskennwerten wurde die Praxistauglichkeit des getriggerten Kurzlichtbogens nachgewiesen. Hierzu wurden Kehlnahte in verschiedensten Schweißpositionen sowie ein exemplarisches Bauteil (Prototyp einer Felge) geschweißt. Es konnte der problemlose Einsatz am Schweißroboter an hand eines bauteilähnlichen Prüfkörpers (Vierkantprofil auf Blech) dokumentiert werden. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, daß es trotz der auftretenden Schwierigkeiten beim MIG­-Schweißen von Magnesiumknet- bzw. -walzlegierungen möglich ist, mit einem hohen Automatisierungsgrad qualitativ gute Schweißverbindungen herzustellen.

Produktinformationen

Titel: MIG-Schweißen von Magnesiumlegierungen
Autor:
EAN: 9783832215194
ISBN: 978-3-8322-1519-4
Format: Kartonierter Einband
Herausgeber: Shaker Verlag
Genre: Technik
Anzahl Seiten: 165
Gewicht: 251g
Größe: H213mm x B149mm x T12mm
Veröffentlichung: 01.01.2003
Jahr: 2003

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