ISBN 978-3-8439-2428-3

978-3-8439-2428-3, Reihe Materialwissenschaften

Florian Landgraf
Friction Stir Welding von 0,4 mm dicken Aluminiumblechen und ihre Verwendung als geschweißte Splices in Fasermetalllaminaten

202 Seiten, Dissertation Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen (2015), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Beim Aufbau von großen Fibre-Metal-Laminate (FML) Bauteilen muss aufgrund der limitierten Blechbreite auf die sog. Splicing-Technik zurückgegriffen werden. Durch Fügetechniken, wie dem Friction Stir Welding (FSW), könnten Bleche in technisch relevanten Größen erzeugt werden. Im Rahmen der Arbeit wurde das FSW-Verfahren für 0,4mm dicke Bleche für eine industrielle Anwendung angepasst, wobei der Prozess entlang der Naht stabil abläuft und robust gegenüber Störungen im Parameterfeld ist. Die Schweißungen wurden mit unterschiedlichen Schweißparametern, gemäß einer statistischen Versuchsplanung, an Blechen der Legierungen EN AW-2024-T351 und EN AW-5024-H116 durchgeführt. Die mechanische Charakterisierung der Schweißnähte erfolgte mittels Zugversuchen und Härtemessungen. Die Mikrostruktur wurde mittels optischer Gefüge-Untersuchung, EBSD Messungen und Charakterisierungen am Transmissionselektronenmikroskop (TEM) analysiert. Zug- und Blunt-Notch-Proben an Fasermetalllaminaten, die aus Friction Stir (FS)-geschweißten Aluminiumblechen aufgebaut wurden, rundeten die Untersuchungen ab. In der Arbeit wurden mit dem Antwortflächenverfahren die mechanischen Eigenschaften analysiert. Bei der Auswertung der Regression wurden die einflussreichsten Schweißparameter identifiziert. Es folgte der Nachweis der Robustheit des Verfahrens in einem Parameterbereich. Um den werkstoffphysikalischen Hintergrund der mechanischen Eigenschaften herauszuarbeiten, wurde die Mikrostruktur analysiert. Im Rahmen der Interpretation wurden die Einflüsse der Schweißparameter auf Kornorientierung, Rekristallisationsgrad, Versetzungsdichte und Ausscheidungsverhalten herausgearbeitet. Zusätzlich wurden auch die Messgrößen Streckenenergie und Prozesskräfte für die Erklärung der gemessenen Mikrostruktur herangezogen. Die gemessenen mechanischen Eigenschaften wurden anhand der erzeugten Mikrostruktur erklärt. Aus den geschweißten Aluminiumblechen konnten fehlerfreie Fasermetalllaminate aufgebaut werden. Die ermittelten Zugfestigkeiten der Fasermetalllaminate konnten mit Hilfe der Zugfestigkeiten der geschweißten Aluminium Bleche erfolgreich verifiziert werden. Das FSW-Verfahren wurde somit erfolgreich bei Blechstärken von 0,4mm für eine industrielle Anwendung angepasst. Die Zugfestigkeiten erreichen über 90% der Festigkeiten des Grundmaterials und entsprechen damit dem FSW-Standard. Es wurde auch nachgewiesen, dass FML erfolgreich mit FS-geschweißten Blechen aufgebaut werden können.