Directed energy deposition-arc (DED-Arc) and numerical welding simulation as a method to determine the homogeneity. - In: Engineering for a changing world, (2023), 2.1.036, S. 1-17
This research presents a hybrid approach to for the prediction of the homogeneity of mechanical properties in 3D metal parts manufactured using directed energy deposition-arc (DED-Arc). DED-Arc is an additive manufacturing process which can offer a cost-effective way to manufacture 3D metal parts, due to high deposition rate of up to 8 kg/h. Regression equations developed in a previous study were used to predict the mechanical properties of a wall structure using only the cooling time t8/5 calculated in a numerical welding simulation. The new approach in this research paper contains the prediction of the homogeneity of the mechanical properties, especially hardness, in 3D metal parts, which can vary due to localized changes in t8/5 cooling time provoked by specific geometrical features or general changes in dimensions. In this study a method for the calculation of the hardness distribution on additively manufactured parts was developed and shown.
https://doi.org/10.22032/dbt.58852
Empirical study on DED-Arc welding quality inspection using airborne sound analysis. - In: Engineering for a changing world, (2023), 1.3.055, S. 1-12
This study explores the potential of audible range airborne sound emissions from Gas Metal Arc Welding (GMAW) to create an automated classification system using neural networks (NN) for weld seam quality inspection. Irregularities in GMAW process (oil presence, insufficient shielding gas) may lead to porosity imperfections in weld seams. Using Directed Energy Deposition-Arc additive manufacturing, aluminum (Al) and steel wall structures were produced with varying shielding gas flows or applying oil. Acoustic emissions (AE) generated during the welding process were captured using audible to ultrasonic range microphones. Mel spectrograms were computed from the AE data to serve as input to NN during training. The proposed model achieved notable accuracies in classifying both Al weld seams (83% binary, 68% multi-class) and steel welds (82% binary, 58% multi-class). These results demonstrate that employing audible range AE and NN in GMAW monitoring offers a viable method for low-latency monitoring and valuable insights into improving welding quality.
https://doi.org/10.22032/dbt.58732
Einseitiges Widerstandsschweißen von Kunststoff und Metall - mechanische Eigenschaften und Oberflächenwechselwirkung. - In: DVS Congress 2023, (2023), S. 788-796
Kurzfassung S. 40
Akustische Kontrolle von Rührreibschweißnähten im Rahmen der Qualitätssicherung. - In: DVS Congress 2023, (2023), S. 641-649
Kurzfassung S. 33
Charakterisierung der geometrischen Verschleißeigenschaften von Rührreibschweißwerkzeugen und Entwicklung einer Methodik zur Abschätzung des maximal ertragbaren Verschleißes. - In: DVS Congress 2023, (2023), S. 634-640
Kurzfassung S. 32
Direct Energy Deposition-Arc - Einsatz von Kühlgasdüsen zur in-situ-Bauteilkühlung. - In: DVS Congress 2023, (2023), S. 545-554
Kurzfassung S. 28
Simulationsbasierte Optimierung der zeitabhängigen Pulsleistung beim Laserstrahlschweißen von Aluminiumlegierungen zur Vermeidung von Heißrissen. - In: DVS Congress 2023, (2023), S. 471-479
Kurzfassung S. 23
Schweißbarkeit und Tragfähigkeit von MAG-geschweißten Stumpfnähten als Mischverbindung von Baustählen mit unterschiedlicher Festigkeit. - In: DVS Congress 2023, (2023), S. 289-299
Kurzfassung S. 14
Effect of partial and global shielding on surface-driven phenomena in keyhole mode laser beam welding. - In: Welding in the world, ISSN 1878-6669, Bd. 0 (2023), 0, insges. 1-22 S.
Partial shielding by means of local gas supply has proven to be very effective in reducing spatter. Besides the effect of gas-induced dynamic pressure, the shielding of oxygen is also highly relevant for melt pool dynamics and spatter formation due to the growth of oxides and the influence on surface tension. Therefore, this paper addresses the effect of local supplied argon on oxide growth and seam topography during keyhole mode laser beam welding of high-alloy steel AISI 304. To determine the shielding quality, the results are compared to laser beam welding in a global argon atmosphere. The topography of the upper weld seams was analyzed by scanning electron microscopy (SEM). An X-ray microanalysis (EDX) in line scan modus was performed to determine and to locate the elements which are covering the specimen surface. The chemical state of the found elements was quantified by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). In a last step, high-speed synchrotron X-ray imaging was performed to separate the effect of the gas-induced pressure and the gas-induced shielding on keyhole geometry. The results show that a local supply of argon contributes to a significant difference in oxide growth, affecting melt pool convection and weld seam geometry. It was further shown that the effect of gas flows at low flow rates is primarily because of oxygen shielding, as no significant difference in keyhole geometry was found by high-speed synchrotron X-ray imaging.
https://doi.org/10.1007/s40194-023-01627-y
Einfluss zusätzlich induzierter Temperaturfelder beim Laserstrahlschweißen dünner Bleche. - Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2023. - 1 Online-Ressource (XIII, 168 Seiten). - (Fertigungstechnik - aus den Grundlagen für die Anwendung ; Band 17)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2023
Während des Laserstrahlschweißens entstehen thermisch induzierte Dehnungen und Spannungen, die zu Verschiebungen der Fügepartner im Prozess führen. Diese Verschiebungen werden durch den Einsatz von Spannsystemen in der Produktion unterbunden. Jedoch sind diese Systeme zumeist nur für eine einzelne Schweißaufgabe ausgelegt. Aufgrund der zumeist massiven Bauweise der Systeme und des anwendungsspezifischen Einsatzes dieser ergeben sich hohe Kosten. Somit ist man bestrebt, die Spannsysteme einfacher zu gestalten und damit Bewegungsfreiheiten der Fügepartner im Prozess zu akzeptieren. Um nun die auftretende Querverschiebung zu minimieren, können zusätzliche Wärmequellen oder Wärmesenken genutzt werden, um Einfluss auf das Temperaturfeld und damit auf das Dehnungsfeld zu nehmen. Im Rahmen dieser Arbeit wurde daher zunächst der Einfluss variierender Schweißparameter (Schweißgeschwindigkeit, voreingestellter Spalt) bei einer einseitig gespannten Fügekonfiguration am I-Stumpfstoß untersucht. Dazu erfolgten Untersuchungen vordergründig am hochlegierten Stahl 1.4301. Unter Verwendung eines Diodenlasers wurde der Einfluss einer zusätzlichen Wärmequelle auf die Verschiebung im Prozess und das gesamte Verzugsverhalten charakterisiert und bewertet. Der Abstand der beiden Wärmequellen zueinander, die Laserleistung und die Spotabbildung wurden dazu variiert. Die Untersuchungen wurden zunächst an einer Blechdicke von 1 mm durchgeführt und sie wurden im Anschluss an die Blechdicken 0,5 mm und 2 mm übertragen. Es ist festzuhalten, dass durch den Einsatz der zweiten Wärmequelle die Verschiebung minimiert und damit längere Schweißnahtlängen erzielt wurden. Jedoch trat ein höherer Beulverzug auf, der auf die vermehrten Längsspannungen im Bauteil zurückzuführen ist. Die Wirkungsweise der zweiten Wärmequelle wurde unter Anwendung der FE-Methoden und einer analytischen Beschreibung näher beleuchtet. Unter Anwendung einer CO2-Düse wurde die Wärmesenke abgebildet, um das sich ausbildende Temperaturfeld zu verkleinern. Ebenfalls wurde der Einfluss der Senke auf die Querverschiebung im Prozess und auf den globalen Verzug nach dem Schweißprozess charakterisiert und bewertet. Für die drei zuvor genannten Blechdicken zeigt sich dabei, dass die Verschiebung im Prozess minimiert und damit eine vollständige Durchschweißung erzielt wurde. Auch nimmt der Gesamtverzug der Bauteile ab. Darüber hinaus fanden vergleichende Untersuchungen an der Aluminiumlegierung EN AW 5754 statt. Es wurde festgestellt, dass die hier im Vergleich zum Stahl höhere Verschiebungen auftraten. Durch den Einsatz der Wärmequelle wurde keine Reduzierung der Verschiebung erzielt. Jedoch wurde unter Anwendung der Wärmesenke eine Minimierung der Verschiebung erreicht und damit längere Schweißnahtlängen realisiert.
https://doi.org/10.22032/dbt.57468