Physikalische Prozessanalyse zur Verbesserung des Plasmalötprozesses von Aluminiumlegierung der 5000er-, 6000er- und 7000er-Reihe
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Aluminium und dessen Legierungen stellen aufgrund ihrer Eigenschaften relevante Werkstoffe für den Automobilbau, die Luftfahrt und für weitere Bereiche der konstruktiven Metallbaubranche dar. Für fügetechnische Aufgaben im diesem Bereich kommen derzeit hauptsächlich mechanische Fügeverfahren (Schrauben, Nieten, Clinchen), das Kleben und unterschiedliche Schweißprozesse (Lichtbogenverfahren, Strahlschweißverfahren, Widerstandspunktschweißen) zum Einsatz. Grundsätzlich kommen auch Lötverfahren als Fügetechnik für Aluminiumlegierungen in Frage. Eine ausreichende Benetzung der Werkstückoberfläche durch das Lot wird dabei von der natürlich gebildeten, thermisch stabilen Oxidschicht aus Aluminiumoxid erschwert. Aus diesem Grund kommen überwiegend Lötverfahren unter Verwendung von Flussmitteln zum Einsatz, deren Anwendung die Prozesszeit erhöht und die aufgrund von Umwelt- und Gesundheitsaspekten kritisch zu sehen sind. Die weitere Erforschung von flussmittelfreien Lötverfahren ist darum von großem Interesse. Die Plasma- Lichtbogen-Technik zeigt durch Ausnutzung des kathodischen Reinigungseffektes ein sehr großes Potential als kostengünstiges flussmittelfreies Lötverfahren zur Anwendung zu kommen. Ziel dieses Projekts ist es, ein genaues Verständnis des Plasmalötens von Aluminiumlegierungen zu gewinnen. Verschiedene Methoden der Prozessbeobachtung werden einander ergänzend kombiniert und so verschiedene Lotwerkstoffe sowie Teilprozesse detailliert hinsichtlich Prozessstabilität, Benetzung und des Fließverhaltens des Lotes charakterisiert. Im Verlauf dieses Projektes konnte gezeigt werden, dass erfolgreich die Reinigungseffekte durch die kathodische Reinigung des Plasmalichtbogens im DC+ sowie im AC-Betrieb zum flussmittelfreien Löten von Al-Legierungen genutzt werden können. Einen sinnvollen Ansatz bietet hier ebenfalls die Entwicklung neuer Lotlegierungen, welche eine Schmelzpunkterniedrigung durch Zugabe unterschiedlicher Legierungsbestandteile ermöglicht. Hier stand die Entwicklung einer Prozessroute zur Herstellung eines Verbunddrahtes aus Al, Cu und Si im Mittelpunkt der Untersuchungen. Mit Hilfe dieses Lotdrahtes wurde die grundlegende Idee dieses Projektes hervorragend bestätigt. Die Technologie und das gewonnene Prozessverständnis können für weitere Forschungsvorhaben in diesem Themengebiet als sehr erfolgversprechend eingestuft werden.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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(2012): Developments of brazing solder and processes for flux less joining of aluminum, 65th Annual Assembly Commission XVII of the International Institute of Welding. International Institute Of Welding (IIW). IIW. Denver, Colorado, USA, 09.07.2012
Möller, F.; Swider, M. A.; Langohr, A.; Hassel, T.; Möhwald, K.; Bach, Fr.-W.; Vollertsen, F.
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(2012): Entwicklung flussmittelfreier Lote und Prozesse zum Löten von Aluminiumlegierungen, In: Schweißen und Schneiden 64 (8), S. 490–496
Swider, M. A.; Langohr, A.; Möller, F.; Möhwald, K.; Bach, Fr-W; Hassel, T.
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(2013): Development of flux free filler metals and processes for brazing of aluminum, In: Brazing, high temperature brazing and diffusion bonding. LÖT 2013, 10th international conference, Aachen, 18th to 20th June 2013. Düsseldorf: DVS Media (DVS-Berichte, 293), 2013, S. 205–211
Langohr A.; Swider M.A; Möller F.; Wulf E.; Möhwald K.; Hassel T.; Maier H. J.
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(2014): Composite wires for flux-free arc brazing, WIRE – English edition of the magazine for the spring, wire and cable industry, 64 (1), S. 62-64
Swider, M. A.; Hassel, T.
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(2014): Zusatzwerkstoffe zum Lichtbogen-Hartlöten, DRAHT – Deutsche Ausgabe der Zeitschrift für die Feder-, Draht- und Kabelindustrie 65 (2), S. 72-74
Swider, M. A.; Hassel, T.
