Influence of process parameters on the plasma powder cladding in constraint position. - In: Proceedings, (2004), S. 435-444
Influence of the current generator characteristic on the quality and properties of arc sprayed coatings. - In: Proceedings, (2004), S. 277-286
Due to the low running costs, high spray rates and efficiency wire arc spraying has gained nowadays great attention, especially as a tool for coating large areas with high deposition rates. The main applications are for corrosion and wear protection of large structures, such as coating with zinc for anodic protection or with high alloyed chromium steel for longer surface service time. Innovative applications with high quality tailored materials are possible with cored wires. Disadvantages of the arc spraying process are on the one hand that only electrically conductive materials can be processed and on the other hand that the particle velocity is low compared to other thermal spray processes such as HVOF or APS. - Innovative and flexible power supply systems were developed for arc welding technologies in the last decade. Today power supply devices with new features for arc wire spraying technologies are present at the market, too. The coating properties such as the particle size and morphology can be optimized by changing the current generator characteristic and modulating the energy input for example by pulsing up to 500 Hz. As a consequence of the power modulation and of further process tailoring possibilities, the oxidation of particles can be reduced by a lower heat input based on lower spray voltage. Investigations in order to influence the droplet behavior and the coating microstructure using dynamic generators were performed for zinc, copper, aluminum and steel and are reported in this paper. Besides an enhancement of the layer's microstructure a higher process stability and reliability were achieved.
Ł¸aczenie stali ocynkowanej - stan aktualny i perspektywy. - In: Przegl&onced;ad spawalnictwa, ISSN 0033-2364, Bd. 56 (2004), 8/9, S. 76-80
Technologiczne aspekty niskotemperaturowego zgrzewania dyfuzyjnego poł&onced;aczeân jedno- i róℵznoimiennych. - In: Przegl&onced;ad spawalnictwa, ISSN 0033-2364, Bd. 56 (2004), 8/9, S. 72-75
Nutzung magnetischer Felder beim Laserstrahlbeschichten - Prozesscharakterisierung und Anwendungspotential. - In: Neue Materialien und Verfahren in der Beschichtungstechnik, (2004), S. 159-164
Das Laserstrahlauftragschweißen ist ein vielversprechende Beschichtungsverfahren, welches sich durch exzellente Schichtqualität auszeichnet, aber den Weg in die industrielle Anwendung aufgrund seiner geringen Prozesseffizienz noch nicht gefunden hat. In diesem Beitrag werden Möglichkeiten aufgezeigt, durch den Einsatz elektromagnetischer Felder die Qualität und Effizienz des Beschichtungsprozesses zu erhöhen und dadurch das Laserstrahlbeschichten nicht nur für Spezialanwendungen sondern auch für den industriellen Einsatz wirtschaftlich interessant zu gestalten. Im vorliegendem Beitrag wird ein Ansatz und deren technische Realisierung zur Verbesserung der Prozessflexibilität und Schichtgestaltung vorgestellt. Die Grundlage bilden dabei die auf das Schmelzbad einwirkenden Lorentzkräfte, die durch ein äußeres Magnetfeld und in der Schmelze fließende Ströme, hervorgerufen werden. Die physikalischen Grundlagen werden dabei an Umschmelz- und Beschichtungsversuchen mit reinen Metallen erarbeitet. Bei technischen Beschichtungssystemen konnte dabei eine signifikante Veränderung der Nahtgeometrie erreicht werden, die je nach Kraftwirkung eine flache Nahtform (flächiges Beschichten) oder eine hohe schmale Nahtgeometrie (Generieren) hervorruft und dadurch die Einsatzmöglichkeiten des jeweiligen Prozesses durch eine hohe Flexibilität erweitert. Darüber hinaus kommt es aufgrund der dämpfenden Wirkung des Magnetfeldes zu einer Verbesserung der Oberflächenqualität, wodurch sich der Nachbearbeitungsaufwand deutlich reduziert. Die erreichten Ergebnisse eröffnen neue Anwendungsmöglichkeiten im Bereich des Laserstrahlbeschichtens und -generierens und führen zusätzlich zu einer erhöhten Wirtschaftlichkeit des Prozesses.
Manufacturing of titanium/aluminium and titanium/steel joints by means of diffusion welding. - In: Welding and cutting, ISSN 1612-3433, Bd. 3 (2004), 5, S. 285-290
This article presents investigations on diffusion welds for the joining of titanium materials (Ti2 and Ti6Al4V), on the one hand, with aluminium alloys (AA5056, AA5754 and AA6016) and, on the other hand, with steel (X4CrNi18-10, material number: 1.4301). The achieved mechanical-technological properties proved that diffusion welding is suitable for the manufacture of crack-free joints. In order to optimise lightweight structures as far as cost and strength aspects are concerned, mixed constructions are of increasing interest since the properties of various materials can be exploited optimally with these. Diffusion welding offers the unique possibility of manufacturing a joint without causing the formation of a common molten mass between the materials. For this reason, the formation of intermetallic phases from the molten mass can be suppressed in mixed joints. Diffusion welding can be used in order to manufacture mixed joints between titanium and aluminium at low temperatures below 520 deg C without any intermediate layers or cracks. The formation and properties of the diffusion border are extremely dependent on the alloying elements in the base materials. The dimensions of the diffusion zone of a joint containing silicon, as in the case of AA6016, are very limited so that the growth of the diffusion layer can be controlled in a reliable process. In contrast, a diffusion zone which exhibits low ductility and leads to shrinkage cracks during the cooling process because of the different coefficients of expansion is already formed within a short time with the AlMg alloys. Fundamental mechanical-technological investigations on peeling joints demonstrated that strength values up to 55 MPa can be achieved. It was possible to establish the negative effect of a distinct diffusion zone in the case of the Ti2/AA5754 combination. Further investigations with short joining times are necessary at this point. Diffusion welding permits a similar procedure for the joining of titanium with steel materials.
Fügen von Mischverbindungen aus Titan- und Aluminiumwerkstoffen bei niedriger Temperatur durch Diffusionsschweißen. - In: Hart- und Hochtemperaturlöten und Diffusionsschweißen, (2004), S. 312-316
Die dargestellten Untersuchungen belegen, dass durch das Diffusionsschweißen zwischenschichtfreie Mischverbindungen Ti-Al bei niedrigen Temperaturen unterhalb 520 Grad C rissfrei hergestellt werden können. Die Bildung sowie die Eigenschaften des Diffusionssaumes hängen stark von den Begleitelementen in den Grundwerkstoffen ab. Die Abmessungen der Diffusionszone einer siliziumhaltigen Verbindung, wie im Fall von AA6016, sind sehr begrenzt, so dass das Wachstum prozesssicher kontrolliert werden kann. Bei AlMg-Legierungen ingegen bildet sich bereits in kurzer Zeit eine Diffusionszone geringer Duktilität, die beim Abkühlen zu Schrumpfungsrissen auf Grund des unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten führt. Grundlegende mechanisch-technologische Utnersuchungen an Schälverbindungen weisen nach, dass Festigkeitswerte bis zu 55 MPa erreicht werden können. Die negative Auswirkung einer ausgeprägten Diffusionszone konnte im Fall der Kombination Ti2-AA5754 festgestellt werden, so dass an dieser Stelle weitere Untersuchungen bei niedrigen Zeiten notwendig sind.
Niedrigtemperatur-Laserstrahllöten von verzinkten Stählen. - In: Hart- und Hochtemperaturlöten und Diffusionsschweißen, (2004), S. 217-222
Beim Laserstrahlschweißen verzinkter Bleche ergibt sich, ebenso wie beim Schutzgasschweißen, generell die Problematik der Zinkverdampfung. Zum Aufschmelzen des Stahlblechs sind Temperaturen von ca. 1500 [Grad]C nötig. Der Siedepunkt von Zink liegt allerdings bei 907 [Grad]C und wird damit beim Erreichen der Schmelztemperatur von Stahl weit überschritten. Ohne besondere Maßnahmen kommt es durch das zum Teil eruptionsartige Verdampfen der Zinkschicht zur Störung des Schweißprozesses und zur Bildung von Spritzern und Poren. Das Löten bietet sich an, um Verbindungen bei niedrigen Temperaturen herzustellen. Die bis jetzt eingesetzten Lotwerkstoffe basieren auf CuSi-Legierungen deren Liquidustemperatur über 900 [Grad]C liegt. Dabei kommt es in Abhängigkeit von der Wärmeführung zur partiellen Verletzung der Zinkschicht und zur Bildung von Poren in der Fügezone, die die Gebrauchseigenschaften der Verbindung beeinträchtigen. Eine Verbesserung kann durch Anwendung niedrigschmelzender Lotwerkstoffe erreicht werden. In diesem Beitrag werden Ergebnisse von Grundlagenuntersuchungen zum Laserstrahllöten von verzinkten Stählen mit ZnAl-Lotwerkstoffen dargestellt. Diese Werkstoffe weisen eine Schmelztemperatur im Bereich von 400-500 [Grad]C. Aus den Untersuchungen mit einem Nd:YAG Laser werden Angaben zur Prozesssicherheit und zur Eignung derartiger Lote zum Fügen von verzinkten Stahlwerkstoffen abgeleitet.
Simulation of laser cladding. - In: 2nd International Conference on Thermal Process Modelling and Computer Simulation, Bd. 120 (2004), S. 397-403
Nickel and titanium aluminides already show a high potential for use in lightweight applications at elevated temperatures; however, the strength of these intermetallics can be increased by directional solidification. These materials show a brittle behaviour at temperatures less than 600&ayn;C. Strength and ductility of aluminides are controlled by phase formation during solidification. The problem of crack formation had to be solved for laser rapid prototyping of intermetallics, and the process conditions for formation of directionally solidified structures have to be specified in order to generate directionally solidified TiAl parts properly. A model was developed to determine the influence of the process parameters on melt pool geometry, solidification time, and the formed structure. Temperature gradients and cooling rates were calculated using a simulation that also included feedstock material injection rate and process parameters. The experimental results were analysed using these simulations, and the process parameters were optimised so that crack-free laser-generated TiAl parts exhibiting a partially directionally solidified structure could be produced. The comparison of the simulated and experimental results led to process guidelines for laser generation of directionally solidified TiAl components.
Herstellen von Titan-Aluminium- und Titan-Stahl-Verbindungen durch Diffusionsschweißen. - In: Schweissen und Schneiden, ISSN 0036-7184, Bd. 56 (2004), 5, S. 199-207, insges. 7 S.