Einflüsse der Topografie auf Verbindungsausbildung und Festigkeit

Die Dissertation befasst sich mit dem Schweißen der Werkstoffe Aluminium und Stahl mittels der Magnetpulsschweißtechnik. Dabei wird ein Aluminiumblech von einer Spule durch einen Stromstoß mittels magnetischem Druck umgeformt und auf ein Stahlblech aufgepresst. Es entstehen ähnliche Verbindungsmechanismen, wie sie beim Explosionsschweißen auftreten,jedoch mit geringerem Aufpralldruck und unter restriktiveren Kontaktbedingungen. Daher ist die Betrachtung der Oberfläche beim asymmetrischem Aufschlagsschweißen zwischen Aluminium und Stahl von besonderer Bedeutung.

Es konnte nachgewiesen werden, dass aufgrund des großen Festigkeits- und Dichteunterschiedes von Aluminium und Stahl die Verbindungsfestigkeit zwischen den beiden Werkstoffen durch eine Oberflächenvorbehandlung verbessert werden kann. Einen positiven Einfluss auf die Verbindungsfestigkeit der beiden Materialen haben sowohl sehr glatte Oberflächen als auch eine gerichtete Struktur, welche quer zur Kollisionsrichtung der Bleche orientiert sein muss.
Die Erhöhung der Verbindungsfestigkeit kann auf die Wechselwirkung zwischen der Jetdicke beim Aufprall und der Rauigkeit der Oberfläche zurückgeführt werden. Hierbei ist die Verbindung umso stärker, je deutlicher die Jetdicke die Rauigkeit der Oberfläche überschreitet.

Des Weiteren konnten mikroskopische Zusammenhänge zwischen dem Schweißnahtbeginn, dem Kontaktwinkel und den unterschiedlichen Oberflächenrauigkeiten nachgewiesen werde. Der Kontaktwinkel zum Verbinden der Materialien darf umso kleiner sein, je glatter die Oberfläche des Stahltargets ist. Nachgewiesen werden konnte auch ein Verschieben des Schweißnahtendes mit der Folge größerer Anbindungslängen bei einer quer zur Kollisionsrichtung gerichteten Oberflächenstruktur.

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