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Ganzheitliche Lebensdauererhöhung von Widerstandspunktschweißelektroden durch Einsatz verschleißabhängiger Fräsintervalle und dispersionsgehärteter Kupferwerkstoffe (AiF/IGF-Nr.: 18.456 B)
Projektbearbeiter:
MSc Oleksii Sherepenko
Finanzierung:
BMWi/AIF;
Zur Erhöhung der Lebensdauer von Punktschweißelektroden wurde das Elektrodenkappenfräsen entwickelt, mit dem die Auflegierungsschicht abgespant und die ursprüngliche Elektrodengeometrie wieder hergestellt wird. Die Festlegung der Nacharbeitszyklen erfolgt dabei über Erfahrungswerte, so dass überwiegend zu frühzeitig zu viel Material abgetragen wird. Diese starren Fräszyklen führen zu einem unnötig hohen Materialverbrauch. Die zweite Fragestellung betrachtet die Prozessfähigkeit von Standard CuCr1Zr-Elektroden im Vergleich zu dispersionsgehärteten Kupferelektroden hinsichtlich des Verschleißverhaltens  für unterschiedlich beschichtete hoch- und höchstfeste Stähle (AHSS und UHSS).
Folgende Ergebnisse und Erkenntnisse sind erreicht worden:
1. Lebensdauererhöhung durch bedarfsgerechte Fräseinleitung
    - Punktdurchmesser ist als Kriterium für bedarfsgerechte Fräseinleitung nicht geeignet
    - ineinandergreifende Verschleißmodelle wurden entwickelt, welche den Fräszeitpunkt ermitteln/vorhersagen können
2. Erarbeitung einer Methodik zur Elektrodenwerkstoff-Auswahl
    - Methodik zur anwendungsgerechten Auswahl von Elektrodenwerkstoffen und Prozessparametern hinsichtlich Verschleiß und Frässtrategie
    - Empfehlungen zur Auswahl von Elektrodenwerkstoffen und Prozessparametern hinsichtlich Verschleiß und Frässtrategie
    - Auswahl der Elektrodenwerkstoffe für Materialdickenkombinationen
3. Verschleißmodellbeschreibung und Simulation
     Verschleißmodellbeschreibung metallurgisch:
     - Schichtdicke immer kleiner 150 µm
     - Rissbildung bei Zn-Gehalten  >50 %
     - Makrorisse (bis 3 mm) beim Schweißen der zinkbeschichteten Tiefziehstähle und AlSi-beschichteten pressgehärteten Stählen
     - stärkere Rissbildung aus DX53D+Z100 0,65 mm
     - Kathode anfälliger
    Verschleißmodellbeschreibung mechanisch
     - grundwerkstoffabhängiges Verschleißverhalten (Tiefziehstähle: radiales Fließen der Elektrode mit Pilzbildung)
     - kontinuierliche Zunahme der Elektrodenkontaktfläche mit steigender Punktanzahl -> Verringerung der Stromdichte -> Abnahme der Wärmeeintrags, Verringerung der Flächenpressung -> Zunahme des Wärmeeintrags
     - pressgehärtete Stähle: axiales Fließen in entfestigten Bereichen -> Plateaubildung
     - keine Zunahme der Elektrodenkontaktfläche mit steigender Punktanzahl
     - keine Änderung des Punktdurchmessers

Anmerkungen

Gemeinschaftsprojekt mit der TU Dresden

Schlagworte

Automobilbau, Dispersionsgehärtete Kupferlegierungen, Elektroden, Schweißbereiche Widerstandsschweißen, Widerstandspunktschweißen, höchstfeste Stähle
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