Diese Masterarbeit befasst sich mit Untersuchungen des Effektes einer variablen Elektrodenkraft auf die Schweißqualität beim Widerstandspunktschweißen. Die meisten Veröffentlichungen fokussieren sich nur auf die Variation von Schweißzeit und Schweißstrom bei einer konstanten Elektrodenkraft. In dieser Arbeit liegt der Fokus auf der Konzeption eines Schweißprozessverlaufes mit variabler Elektrodenkraft zur Verbesserung der Schweißbarkeit bei gleichzeitig gesteigerter Verbindungsqualität. Es werden daher Schweißbereiche beim artgleichen Fügen von 22MnB5 bestimmt und mögliche Ansätze zur Erweiterung der Schweißbereiche durch einen optimierten Kraftverlauf aufgezeigt. Grundlage hierfür soll die Identifizierung von signifikanten Kennwerten aus den gewonnenen Prozessdaten bilden.
Inhaltsverzeichnis
- Einleitung
- Stand der Technik und Forschung
- Wirkprinzip des Widerstandspunktschweißens
- Grundlagen und Begriffe
- Prozessablauf und –parameter
- Beschreibung der Punktausbildung
- Schweißlinsenbildung
- Entstehung von Spritzern
- Einflussfaktoren beim Widerstandspunktschweißen
- Einfluss von Schweißstrom und –zeit
- Einfluss der Elektrodenkraft
- Einfluss von Kraftprofilen
- Prozessüberwachung und –regelung
- Führungsgrößen zur Prozessüberwachung und –regelung
- Prozessregelungen
- Besonderheiten beim Schweißen von pressgehärteten Stählen
- Verfahren des Presshärtens
- 22MnB5 und dessen Beschichtungen
- Widerstandspunktschweißen von 22MnB5+AS150
- Präzisierung der Aufgabenstellung
- Versuchsplanung und Rahmenbedingungen
- Versuchsplanung
- Definieren des Prozessmodels
- Ableiten des Versuchs- und Prüfplanes
- Versuchswerkstoff
- Verwendeter Versuchsstand
- Mittelfrequenzinverter-Schweißanlage
- Elektromagnetische Krafterzeugung
- Messtechnik für die Prozessdatenerfassung
- Messaufbau zur Prozessdatenerfassung
- Überprüfung der internen Anlagenmesssignale
- Verwendete Prüfverfahren
- Ermittlung des Schweißbereiches
- Quasistatische Prüfung
- Metallografische Untersuchung
- Ermittlung des Elektrodeneindruckes
- Messung des Übergangswiderstandes
- Verwendete Probengeometrien
- Versuchsdurchführung
- Verwendete Versuchsparameter
- Untersuchung des Ausgangszustandes
- Ermittlung des Referenzschweißbereiches nach SEP 1220-2
- Variation der Ofentemperatur beim Presshärteprozess
- Variation der konstanten Elektrodenkraft
- Prozessdatenanalyse
- Informationsgehalt der Prozessgrößen
- Beschreibung des Linsenwachstums anhand der Prozessgrößen
- Identifikation von signifikanten Kennwerten
- Ergebnisse und Diskussion
- Variation der Ofentemperatur beim Presshärten
- Einfluss auf die Zielgrößen/Qualitätsgrößen
- Analyse des Versuchswerkstoffes und der Schweißprozessdaten
- Analyse der Schweißprozessdaten
- Festlegung der nachfolgend zu verwendenden Ofentemperatur
- Variation der konstanten Elektrodenkraft
- Einfluss auf die Zielgrößen/Qualitätsgrößen
- Einfluss der Elektrodenkraft auf die Grenzen des Referenzbereiches
- Analyse der Schweißprozessdaten
- Zusammenfassung der Untersuchungen des Ausgangszustandes
- Konzeption von Kraftprofilen
- Identifikation geeigneter Führungsgrößen
- Theoretischer Ansatz für die Modellierung eines Kraftprofiles
- Prozessanpassung durch die Anwendung einer variablen Elektrodenkraft
- Modulation von Kraftprofilen
- Einfluss auf die Zielgrößen/Qualitätsgrößen
- Analyse der Schweißprozessdaten
- Zusammenfassung und Ausblick
- Literatur
- Anhang
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Diese Masterarbeit befasst sich mit Untersuchungen des Effektes einer variablen Elektrodenkraft auf die Schweißqualität beim Widerstandspunktschweißen. Der Fokus liegt auf der Konzeption eines Schweißprozessverlaufes mit optimierten Kraftprofil zur Verbesserung der Schweißbarkeit bei gleichzeitig gesteigerter Verbindungsqualität.
- Identifizierung von Prozessgrößen, die zur systematischen Modellierung eines Kraftprofiles dienen.
- Untersuchung des Einflusses der konstanten und variablen Elektrodenkraft auf die Schweißqualität unter der Verbesserung der Verbindungsqualität.
- Ermittlung der Abhängigkeit zwischen der Elektrodenkraft und der Linsenbildung.
- Optimierung des Kraftprofils zur Vergrößerung des Schweißbereiches.
- Steigerung der Prozesssicherheit beim Widerstandspunktschweißen von pressgehärteten Stählen (22MnB5+AS150).
Zusammenfassung der Kapitel
Die Einleitung stellt die Problematik beim Widerstandspunktschweißen von pressgehärteten Stählen vor und leitet die Zielsetzung der Arbeit ab. Das zweite Kapitel beinhaltet eine Zusammenfassung des Standes der Technik, wobei die Schwerpunkte auf dem Wirkprinzip des Widerstandspunktschweißens, der Beschreibung der Linsenbildung und den Einflussfaktoren des Verfahrens liegen. Anschließend wird die Aufgabenstellung in Kapitel drei präzisiert. Der vierte Abschnitt beschreibt die Versuchsplanung und -durchführung. Der fünfte Abschnitt beinhaltet die Auswertung der gewonnenen Prozessdaten. In Kapitel sechs werden die Ergebnisse der einzelnen Untersuchungen sowie die Konzeption eines Kraftprofiles beschrieben. Die Arbeit schließt mit der Zusammenfassung und dem Ausblick in Kapitel sieben.
Schlüsselwörter
Die Arbeit beschäftigt sich mit der Schweißqualität beim Widerstandspunktschweißen von pressgehärteten Stählen (22MnB5+AS150). Dabei liegt der Fokus auf der Variabilität der Elektrodenkraft und der Optimierung des Schweißprozesses durch die Modellierung eines Kraftprofiles. Die wichtigsten Schlüsselbegriffe sind: Schweißbarkeit, Schweißprozesssimulationen, Schweißbereich, Elektrodenkraft, Kraftprofile, Prozessgrößen, Linsenwachstum, Schweißspritzer, Prozessüberwachung, Prozessregelung, Presshärten, 22MnB5, AS150.
- Quote paper
- Maximilian Wohner (Author), 2017, Untersuchung des Effektes einer variablen Elektrodenkraft auf die Schweißqualität beim Widerstandspunktschweißen, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/459489
