Lichtbogenlöten mit thermo-mechanisch vorbehandelten Al-Basis-Zusatzwerkstoffen

Arc brazing with thermo-mechanically pretreated Al-base weld deposits

  • Der Prozess des Lichtbogenlötens mit Al-Basis-Zusatzwerkstoffen ist in der Fertigungsindustrie stark verbreitet. Trotz alledem stellt die begrenzte Nutzungsdauer der Al-Basis-Zusatzwerkstoffe infolge der Oxidation noch heute ein erhebliches Problem dar. Hinzu kommt, dass die sich bildende Oxidschicht ein sehr guter Speicher für Wasserstoff, welches wiederum Poren in Lötungen verursacht, ist. Ziel der durchgeführten Entwicklung war es, durch eine Reduzierung und Vergleichmäßigung der Oxidschicht die Porosität der Verbindungen zu reduzieren, die Nutzungsdauer zu erhöhen sowie Reproduzierbare der Verbindungen zu verbessern. Zum Erreichen dieser Ziele wurde eine kompakte, unmittelbar am Schweißgerät befindliche Drahtreinigungs- und -aktivierungseinheit entwickelt. Die Drahtreinigung erfolgt thermo-mechanisch mit einem übertragenen Plasmastrahl. Genutzt wird der Effekt der Entladung von Gas- und Metallionen an dem zu reinigenden Draht. Die Oberfläche des Drahtes wird aktiviert und die Oxidschicht sowie auch der WasserstoffanteilDer Prozess des Lichtbogenlötens mit Al-Basis-Zusatzwerkstoffen ist in der Fertigungsindustrie stark verbreitet. Trotz alledem stellt die begrenzte Nutzungsdauer der Al-Basis-Zusatzwerkstoffe infolge der Oxidation noch heute ein erhebliches Problem dar. Hinzu kommt, dass die sich bildende Oxidschicht ein sehr guter Speicher für Wasserstoff, welches wiederum Poren in Lötungen verursacht, ist. Ziel der durchgeführten Entwicklung war es, durch eine Reduzierung und Vergleichmäßigung der Oxidschicht die Porosität der Verbindungen zu reduzieren, die Nutzungsdauer zu erhöhen sowie Reproduzierbare der Verbindungen zu verbessern. Zum Erreichen dieser Ziele wurde eine kompakte, unmittelbar am Schweißgerät befindliche Drahtreinigungs- und -aktivierungseinheit entwickelt. Die Drahtreinigung erfolgt thermo-mechanisch mit einem übertragenen Plasmastrahl. Genutzt wird der Effekt der Entladung von Gas- und Metallionen an dem zu reinigenden Draht. Die Oberfläche des Drahtes wird aktiviert und die Oxidschicht sowie auch der Wasserstoffanteil reduziert. Nach der Plasmareinigung angelagerte Partikel werden mechanisch vom Draht entfernt. Die entscheidenden Parameter der Drahtreinigung sind die Stromstärke, der Abstand zwischen Draht und Wolfram- Elektrode, der Schutzgasstrom (Argon) und die Drahtgeschwindigkeit. Stromstärke und Drahtgeschwindigkeit nehmen Einfluss auf die eingebrachte Energie pro Streckensegment. Der Abstand der Elektrode nimmt Einfluss auf die Form und Übertragung der Energie des Plasmas. Als Resultat der Drahtreinigung und -aktivierung konnte eine deutliche Reduzierung der Porosität in den Verbindungen beobachtet werden. Dies führt zu einer erhöhten mechanischen Beanspruchbarkeit der Verbindungen. Die starke Schmauchbildung von Al-Mg-Basis-Drähten beim Löten mit Al-Mg-Basis-Drähten wurde deutlich reduziert. Das Zusetzen der Stromkontaktdüse konnte reduziert und deren Lebensdauer somit erhöht werden. Die Zahl der Prozessunterbrechungen wird somit verringert und ein prozesssicheres Arbeiten ermöglicht.show moreshow less
  • The process of arc brazing with Al-base weld deposits has a strong presence in the manufacturing industry. Despite all this, the short life of the Al-base weld deposits by oxidation constitutes a strong problem. In addition, the forming oxide layer represents a very good storage for hydrogen, which in turn causes the pores in brazing. Purpose of the carried out development was to reduce the porosity of the compounds by a reduction and equalization of the oxide layer, to increase the lifetime and improve the reproducibility of the compounds. To reach these objectives a compact wire cleaning and activation unit located next to the welding machine has been developed. The wire cleaning uses a thermo-mechanically transferred plasma jet, using the effect of the discharge of gas and metal ions. The surface of the wire becomes activated and the oxide layer as well as the hydrogen content is reduced. Particles formed meanwhile plasma cleaning on the wires surface are removed using a mechanical component. The criticalThe process of arc brazing with Al-base weld deposits has a strong presence in the manufacturing industry. Despite all this, the short life of the Al-base weld deposits by oxidation constitutes a strong problem. In addition, the forming oxide layer represents a very good storage for hydrogen, which in turn causes the pores in brazing. Purpose of the carried out development was to reduce the porosity of the compounds by a reduction and equalization of the oxide layer, to increase the lifetime and improve the reproducibility of the compounds. To reach these objectives a compact wire cleaning and activation unit located next to the welding machine has been developed. The wire cleaning uses a thermo-mechanically transferred plasma jet, using the effect of the discharge of gas and metal ions. The surface of the wire becomes activated and the oxide layer as well as the hydrogen content is reduced. Particles formed meanwhile plasma cleaning on the wires surface are removed using a mechanical component. The critical parameters of the wire cleaning are the current, the distance between the wire and tungsten electrode, the flow of shielding gas (argon) and the wire velocity. The current and wire velocity take influence on the energy transferred per track segment. The distance of the electrode has an influence on the shape and transmission of the energy of the plasma. Due to wire cleaning and activation a significant reduction of number and size of pores in the compounds could be observed, resulting in an increased stability. Forming of smoulder by welding of Al-Mg-based wires got suppressed. The clogging of the welding nozzle got reduced, increasing its durability and decreasing the number of process interruptions. All that enables the process reliability.show moreshow less

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Metadaten
Author: Christian Martens, Thomas Klein, Werner Brück, Ralf WinkelmannGND
ISBN:978-3-00-052212-3
Title of the source (German):Tagungsband zum 18. Werkstofftechnischen Kolloquium in Chemnitz, 10. und 11. März 2016
Publisher:TU Chemnitz, Fakultät für Maschinenbau, Institut für Werkstoffwissenschaft und Wertstofftechnik
Place of publication:Chemnitz
Editor: Thomas Lampke, Guntram Wagner, Martin Franz-Xaver Wagner
Document Type:Conference Proceeding
Language:German
Year of publication:2016
Contributing Corporation:Technische Universität Chemnitz
Tag:Al-Basis-Zusatzwerkstoffe; Drahtreinigung; Lichtbogenlöten; Plasmareinigung
Series ; volume number:Werkstoffe und werkstofftechnische Anwendungen ; 59
Faculty/Chair:Fakultät 3 Maschinenbau, Elektro- und Energiesysteme / FG Fertigungstechnik
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