Ziel der Arbeit ist die Analyse des horizontalen Verbundstranggießens von Kupferwerkstoffen im Bandformat. Das ofenabhängige Stranggießverfahren mit stationärer Gleitkokille integriert das stoffschlüssige Fügen von Zinnbronze und Kupfer direkt in deren gießtechnische Formgebung. Die Gießgeschwindigkeit, die Aufgießdicke und die intermittierende Abziehkinematik beeinflussen die Verbundqualität und legen das thermische Prozessfenster fest. Abschließend wurde die Weiterverarbeitbarkeit der gegossenen Verbundbänder durch Kaltwalzen und Scherschneiden nachgewiesen.
Aktualisiert: 2021-08-05
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Durch die Kombination von Aluminium mit Kupfer in einem Bauteil werden die jeweiligen werkstoffspezifischen Vorteile vereint, um Anwendungen mit Anforderungen an eine hohe elektrische und thermische Leitfähigkeit gerecht zu werden. Der Verbundguss als Fügeverfahren bietet hierbei aus technologischer und wirtschaftlicher Sicht zahlreiche Vorteile.
Im Rahmen dieser Arbeit werden gießtechnisch hergestellte Verbunde zwischen einem Aluminiumgusswerkstoff und einem Werkstück aus reinem Kupfer untersucht. Zur Erzeugung stoffschlüssiger Verbindungen werden dazu Zinkbasisbeschichtungen mit Hilfe verschiedener Verfahren auf die Einlegeteile aus Kupfer aufgebracht und im Druckgussprozess mit der Aluminiumschmelze angegossen. Hierbei werden Diffusionsprozesse durch Variation der Temperierung der Einlegeteile begünstigt. Die gezielte Temperatureinstellung erfolgt über eine lokale elektrische Beheizung des Druckgusswerkzeugs. Neben der Ermittlung der mechanischen Festigkeit des Verbundes lag der thematische Schwerpunkt der Untersuchungen auf der Ausbildung und Charakterisierung eines thermisch beziehungsweise elektrisch optimierten Widerstandes am Werkstoffübergang.
Aktualisiert: 2020-01-17
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Durch die Kombination von Aluminium mit Kupfer in einem Bauteil werden die jeweiligen werkstoffspezifischen Vorteile vereint, um Anwendungen mit Anforderungen an eine hohe elektrische und thermische Leitfähigkeit gerecht zu werden. Der Verbundguss als Fügeverfahren bietet hierbei aus technologischer und wirtschaftlicher Sicht zahlreiche Vorteile.
Im Rahmen dieser Arbeit werden gießtechnisch hergestellte Verbunde zwischen einem Aluminiumgusswerkstoff und einem Werkstück aus reinem Kupfer untersucht. Zur Erzeugung stoffschlüssiger Verbindungen werden dazu Zinkbasisbeschichtungen mit Hilfe verschiedener Verfahren auf die Einlegeteile aus Kupfer aufgebracht und im Druckgussprozess mit der Aluminiumschmelze angegossen. Hierbei werden Diffusionsprozesse durch Variation der Temperierung der Einlegeteile begünstigt. Die gezielte Temperatureinstellung erfolgt über eine lokale elektrische Beheizung des Druckgusswerkzeugs. Neben der Ermittlung der mechanischen Festigkeit des Verbundes lag der thematische Schwerpunkt der Untersuchungen auf der Ausbildung und Charakterisierung eines thermisch beziehungsweise elektrisch optimierten Widerstandes am Werkstoffübergang.
Aktualisiert: 2019-11-07
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Mit Hilfe des Verbundgusses ist es möglich, kostengünstige Verbundbremsscheiben herzustellen. Durch das Eingießen von Stahleinlegern in Gusseisen mit Lamellengraphit (GJL) oder Aluminium können sich diese radialelastisch ausdehnen. Dadurch kann sich der Reibring bei Erwärmung ausdehnen, sodass diese Bremsscheiben eine sehr geringe Schirmung aufweisen. Der Einlegerwerkstoff 1.8974 erreicht hohe Festigkeiten, die sich während des Eingießprozess reduzieren. Dies ist bei der Auslegung zu beachten. Das Umgießen der Stahleinleger mit GJL führt zu einem formschlüssigen Verbund mit hohen Ausreißkräften. Im Bereich des Bremstopfs können neben Gusseisen auch AlSi-Legierungen verwendet werden. Hierbei sind Legierungen mit geringeren elektrochemischen Potentialunterschieden im Vergleich zu Gusseisen und Stahl von Vorteil. Die Ausreißkraft lässt sich mit Hilfe einer härteren Aluminiumlegierung steigern. Die optimalen Ausreißkräfte des Aluminium-Stahl-Verbundes lassen sich mit metallisch reinen Stahleinlegern ohne Vorwärmung erzeugen. Die Erkenntnisse für die Werkstoffverbunde Gusseisen-Stahl und Aluminium-Stahl können auch auf andere Bauteile übertragen werden.
Aktualisiert: 2022-05-04
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Im Rahmen der Arbeit wurde das Verbundgießen als innovative Fügetechnologie zur Herstellung von Strukturbauteilen in CFK-Aluminium-Materialmischbauweise untersucht. Das Demonstrator-Bauteil, an dem die Grundlagen des Verfahrens erarbeitet wurden, stellt einen Ausschnitt aus einer möglichen Rahmenstruktur dar. Es besteht aus einem CFK-Hohlprofil an das ein Aluminiumknoten angegossen wird. Der Einsatz temperatursensitiver Einlegerwerkstoffe wie CFK erfordert eine intensive Betrachtung der thermischen Prozessführung. In den Versuchen wurden entsprechende Kühlkonzepte zur Reduzierung der Substratbelastung und zum Verhindern des Direktkontaktes zwischen Matrixmaterial und Aluminiumschmelze erarbeitet. Der Machbarkeitsnachweis wurde für Sand- und Niederdruckkokillenguss erbracht. Eine Charakterisierung des Versagensverhaltens der Verbindung wurde mittels quasi-statischen Zugversuchen und zyklischen Versuchen im Zugschwellbereich vorgenommen.
Aktualisiert: 2022-05-04
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Die Anforderungen an moderne Werkstoffe, besonders mit Hinblick auf den Leichtbau steigen stetig und sind vielfach von homogenen Materialien nicht mehr zu erfüllen. Die Entwicklung neuer Verbundwerkstoffe kann hier einen attraktiven Lösungsweg bieten. Besonders Gussverfahren sind für die Herstellung von metallischen Verbundwerkstoffen (MMC) gut geeignet, da sie eine einfache Möglichkeit zur Integration von Formkörpern durch den Einguss liefern.
Innerhalb der vorliegenden Arbeit wurde der Verbundguss zwischen einer offenzelligen Metallstruktur und der Magnesiumdruckgusslegierung AZ91 untersucht. Die Zielstellung bestand in der Schaffung eines leichten Verbundbauteils mit integrierter Armierung und hoher Schadenstoleranz. Schwerpunkt der Arbeit waren Untersuchungen zur stofflichen Anbindung zwischen Stahldrahtstruktur und Leichtmetallmatrix, das mögliche Prozessfenster bei der Herstellung sowie das
mechanische Verhalten der Verbundwerkstoffe. Als Ergebnis dieser Arbeit konnten Verbundgussstrukturen mit erhöhter Energieabsorption hergestellt und der Einfluss von Gussparametern, Gießverfahren und Grenzflächenausbildung auf das Materialverhalten erarbeitet werden.
Aktualisiert: 2020-03-13
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Eine aus technologischer und wirtschaftlicher Sicht attraktive Technologie zur Realisierung von Bauteilen im Spannungsfeld der Integralbauweise, der Funktionsintegration und der Funktionstrennung durch Mischbau ist der Verbundguss. Im Rahmen dieser Arbeit werden unterschiedliche Konzepte und Verfahren zum Verbundguss der Leichtmetalle Aluminium und Magnesium vor-gestellt und eine umfassende Studie zur Erfassung der Eigenschaften entsprechender Werkstoffverbunde präsentiert. Der thematische Schwerpunkt liegt dabei auf Verbundgussteilen aus den Leichtmetallen Aluminium und Magnesium, die durch das Druckgussverfahren hergestellt worden sind. Dies geschieht durch An-, Ein- und Umgießen von durch thermische Spritzverfahren beschichteten Einlegeteilen. Des Weiteren bildet die Transplantation von thermischen Spritzschichten zur prozess-integrierten Herstellung von beschichteten Druckgussteilen, beziehungsweise der sukzessiven Herstellung von Verbundgussteilen aus druckgießbaren Werkstoffen, einen weiteren Schwerpunkt der vorgestellten Arbeit.
Aktualisiert: 2019-10-17
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Die Arbeit liefert einen Beitrag zum Verständnis der Entstehung und Ausprägung von Eigenspannungen in Verbundgussteilen in Abhängigkeit der Gieß- und Wärmebehandlungsparameter. Die zerstörungsfreie Ermittlung der im Bauteil auftretenden Eigenspannungen erfolgt mithilfe der Neutronendiffraktometrie. Hiermit werden des Weiteren der Aufbau und die Veränderung elastischer Dehnungen, sowohl während der Abkühlung nach dem Gießen als auch während des Spannungsarmglühens, messtechnisch erfasst.
Aktualisiert: 2019-12-12
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