Kornfeinung beim MSG-Schweißen von Aluminiumlegierungen durch oberflächenbeschichtete Zusätze zur Erstrarrungsrissminderung

Förderung: DFG
Laufzeit: 10/2019 bis 09/2022

Abstract
Das Forschungsvorhaben verfolgt das Ziel die bekannte kornfeinende Wirkung bestimmter Elemente beim Erstarren von Aluminiumlegierungen auf das Schweißgut beim Schmelzschweißen zu übertragen. Durch die Beschichtung der Zusatzdrähte mit keimbildenden Elementen, wie zum Beispiel Titan, sollen diese in das Schweißgut eingebracht werden und so zur Kornfeinung beitragen. Durch die Feinkornbildung im Schweißgut können voraussichtlich Erstarrungsrisse deutlich reduziert werden. Weiterhin soll untersucht werden, ob sich die Kornfeinung auf die aushärtbaren und extrem heißrissempfindlichen Legierungstypen übertragen lässt. Zusätzlich soll eine Aushärtung des Schweißgutes realisiert werden, um die positive Wirkung auf die Festigkeitseigenschaften erreichen zu können und den Festigkeitsabfall in der Wärmeeinflusszone teilweise durch eine Stützwirkung der nun festeren Schweißnaht auszugleichen. Zur Untersuchung der Keimbildungsmechanismen der Beschichtungselemente im Schweißgut soll die Metall-Glastechnik genutzt werden. Hierdurch ist es möglich den Zustand der Schmelze nahezu einzufrieren und die Verteilung der Erstarrungskeime im Rasterelektonenmikroskop durch energiedispersive Röntgenstrahlung sichtbar zu machen. Durch diese Technik soll der Erkenntnisstand über die Bildung des Schweißgutes beim MSG- Schweißen von Aluminiumwerkstoffen erweitert werden, da neben den Beschichtungselementen auch andere durch den Schweißprozess auftretende Erstarrungskeime sichtbar gemacht werden können. Ein weiteres Ziel ist daher die Ableitung von Gesetzmäßigkeiten für die Bildung des Gefüges im Schweißgut durch die Schicht kornfeinender Elemente auf den modifizierten Zusatzwerkstoffen. Dabei sollen allgemeine Zusammenhänge zwischen Korngröße, mechanischen Eigenschaften, Beschichtungsdicke und/oder Zusammensetzung erarbeitet werden. Durch Hochgeschwindigkeitsaufnahmen und den funktionalen Zusammenhang von Strom- und Spannungswerten kann die Beeinflussung des Schweißprozesses durch die Beschichtung der Drahtelektroden bestimmt werden. Dies umfasst die Beeinflussung der Lichtbogenlänge, des Tropfenüberganges und des Einbrandverhaltens. Auch hier wird die Ableitung allgemeiner Gesetzmäßigkeiten angestrebt.