Modellversuchsstand zum Kollisionsschweißen

Modellversuchsstand zum Kollisionsschweißen

Durch den definierten Aufprall zweier Fügepartner lässt sich ein Stoffschluss selbst zwischen artungleichen Werkstoffen realisieren. Die Realprozesse lassen sich jedoch kaum beobachten, wodurch die Mechanismen bis heute nicht vollständig verstanden sind. Während beim Sprengschweißen die Explosion die Beobachtbarkeit einschränkt, ist der Fügevorgang beim elektromagnetischen Pulsschweißen verfahrensbedingt stark transient.

Der institutseigene Modellversuchsstand ist daher entwickelt worden, um die grundlegenden Fügemechanismen des Kollisionsschweißens gezielt mit einer hohen Wiederholgenauigkeit untersuchen zu können. Dabei stehen einerseits eine einstellbare Variation einzelner Prozessparameter bei ansonsten konstanten Versuchsbedingungen und andererseits eine gute Prozessbeobachtbarkeit im Mittelpunkt.

Abbildung 1: Links: Aufbau des Prüfstands (ohne Einhausung), rechts: Detailansicht der an den Rotoren fixierten Proben
Abbildung 1: Links: Aufbau des Prüfstands (ohne Einhausung), rechts: Detailansicht der an den Rotoren fixierten Proben

Funktionsprinzip

Während des Prozesses werden zwei Proben rein mechanisch durch zwei umlaufende Rotoren zur Kollision gebracht, wodurch der Schweißvorgang ausgelöst wird. Dabei werden die Vorgänge im Kollisionsbereich mittels Hochgeschwindigkeitsaufnahmen einer Bildverstärkerkamera dokumentiert, wobei ein Long-Distance-Microscope-System eine hohe örtliche Auflösung des beobachteten Bereichs bietet. Ein gepulster Diodenlaser stellt zudem eine ausreichende Beleuchtung sicher und ermöglicht sowohl Auflicht- als auch Durchlichtaufnahmen.

Abbildung 2: Hochgeschwindigkeitsaufnahmeserie eines Kollisionsschweißvorgangs
Abbildung 2: Hochgeschwindigkeitsaufnahmeserie eines Kollisionsschweißvorgangs

Technische Daten:

  • Zwei geregelte Synchronmotoren
  • Antriebsleistung: 2 x 12 kW
  • Aufprallgeschwindigkeit: bis 260 m/s
  • Winkelabweichung: max. 0,1°