Targeted Weld Seam Formation and Energy Reduction at Magnetic Pulse Welding (MPW)

• Autorzy: Bellmann J. , Beyer E. , Lueg-Althoff J. , Gies S. , Tekkaya A. E. , Schettler S. , Schulze S.

Identyfikatory

DOI

10.17729/ebis.2017.5/10

Warianty tytułu

PL

Kształtowanie zgrzeiny i obniżenie zużycia energii w procesie zgrzewania impulsem magnetycznym (MPW)

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Magnetic pulse welding is based on the high velocity impact of two joining partners and a promising technology especially for the joining of dissimilar metallic components. Under proper conditions, a solid-state bond forms at the overlapping interface that is typically at least as strong as the weaker base material. However, high thermal and mechanical loads act on the tool coil and provoke a limited lifetime. Furthermore, the prevalent magnetic fields obstruct a comprehensive process monitoring with conventional means. In this manuscript, approaches for reducing the load on the tool coil without compromising the joint quality are presented. This is obtained by an adaption of the coil geometry and the application of a boundary layer on one of the joining partners. Moreover, a new measuring system taking advantage of the naturally occurring impact flash is evaluated and successfully applied for the process development and detection of process disturbances.

PL

Zgrzewanie impulsem magnetycznym polega na połączeniu z dużą prędkością dwóch elementów łączonych. Jest to metoda bardzo obiecująca, szczególnie w przypadku łączenia materiałów metalowych, różniących się własnościami fizycznymi. Przy prawidłowo dobranych warunkach zgrzewania, następuje połączenie w stanie stałym elementów ułożonych na zakładkę. Jednak wysokie obciążenia cieplne i mechaniczne, oddziałujące na cewkę narzędzia, wpływają na obniżenie jej żywotności. Ponadto pola magnetyczne utrudniają kompleksowe monitorowanie procesu za pomocą konwencjonalnych metod. W niniejszym opracowaniu przedstawiono sposoby zmniejszenia obciążenia na cewce narzędzia, bez obniżania jakości złącza. Uzyskano to poprzez optymalizację kształtu cewki narzędzia oraz poprzez zastosowanie warstwy pośredniej na jednym ze zgrzewanych elementów. Podczas prowadzenia badań procesu oraz w celu wykrywania jego zakłóceń, opracowano i zastosowano nowy system pomiarowy, który wykorzystuje naturalnie występujący impuls świetlny podczas udarowego dociśnięcia.

Słowa kluczowe

EN

magnetic pulse welding; surface coating; energy reduction; torsion testing

PL

zgrzewanie impulsem magnetycznym; powłoka nawierzchniowa; redukcja energii; optymalizacja kształtu; warstwa pośrednia

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Górnośląski Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Biuletyn Instytutu Spawalnictwa w Gliwicach
• Rocznik: 2017
• Tom: Vol. 61, No. 5
• Strony: 91--102
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys., wykr., tab.

Twórcy

autor

Bellmann J.

• Technische Universität Dresden, Fraunhofer IWS Dresden, Germany

autor

Beyer E.

• Technische Universität Dresden, Fraunhofer IWS Dresden, Germany

autor

Lueg-Althoff J.

• Institute of Forming Technology and Lightweight Components, TU Dortmund University, Germany

autor

Gies S.

• Institute of Forming Technology and Lightweight Components, TU Dortmund University, Germany

autor

Tekkaya A. E.

• Institute of Forming Technology and Lightweight Components, TU Dortmund University, Germany

autor

Schettler S.

• Fraunhofer IWS Dresden, Germany

autor

Schulze S.

• Fraunhofer IWS Dresden, Germany

Bibliografia

• [1] Bellmann J., Lueg-Althoff J., Schulze S., Gies S., Beyer E., Tekkaya A.E.: Measurement and analysis technologies for magnetic pulse welding: Established methods and new strategies. Advances in Manufacturing, 2016, No. 4, pp. 322–339. http://dx.doi.org/10.1007/s40436-016-0162-5
• [2] Bellmann J., Lueg-Althoff J., Schulze S., Gies S., Beyer E., Tekkaya A.E.: Magnetic Pulse Welding: Solutions for Process Monitoring within Pulsed Magnetic Fields. [in]: V. Otero (ed.), EAPPC & BEAMS & MEGAGAUSS 2016 – Proceedings 2016.
• [3] Kapil A., Sharma A.: Magnetic Pulse Welding: An efficient and environmentally friendly multi-material joining technique. Journal of Cleaner Production, 2015, No. 100, pp. 35–58. http://dx.doi.org/10.1016/j.jclepro.2015.03.042
• [4] Bellmann J., Kirchhoff G., Lueg-Althoff J., Schulze S., Gies S., Beyer E., Tekkaya A.E.: Magnetic Pulse Welding: Joining within Microseconds –High Strength Forever. [in]: American Welding Society and Japan Welding Society (ed.): Proceedings of the 10th International Conference on Trends in Welding Research and 9th International Welding Symposium of Japan Welding Society, 2016, pp. 91–94.
• [5] Gies S., Löbbe C., Weddeling C., Tekkaya A.E.: Thermal loads of working coils in electromagnetic sheet metal forming. Journal of Materials Processing Technology, 2014, No. 11(214), pp. 2553–2565. http://dx.doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2014.05.005
• [6] Yablochnikov B.A., 2006 Patent US 7,015,435.
• [7] Bellmann J., Lueg-Althoff J., Göbel G., Gies S., Beyer E., Tekkaya A.E.: Effects of Surface Coatings on the Joint Formation During Magnetic Pulse Welding in Tube-to-Cylinder Configuration. [in]: A.E. Tekkaya, M. Kleiner (eds.): ICHSF 2016: Proceedings of the 7th International Conference on High Speed Forming, 2016, pp.279–288.
• [8] Bellmann J., Lueg-Althoff J.: Influence of Selected Coatings on the Welding Result During Magnetic Pulse Welding (MPW). [in]: Fraunhofer IWS Dresden (ed.): International Laser Symposium & International Symposium "Tailored Joining", 2016, Dresden, 2016.
• [9] Seeberger, Datasheet AlMgSi (EN AW 6060), (accessed: 08.09.2016) http://www.seeberger.net/_assets/pdf/werkstoffe/aluminium/de/AlMgSi.pdf
• [10] Günther + Schramm, Datasheet C45 (1.0503), (accessed: 08.09.2016) http://www.gs-stahl.de/files/datasheet/C45(1.0503).pdf
• [11] DIN Deutsches Institut für Normung e.V.: Load controlled fatigue testing –Execution and evaluation of cyclic tests at constant load amplitudes on metallic specimens and components. 2016, Beuth Verlag GmbH, Berlin.
• [12] Psyk V., Scheffler C., Drossel W.-G., Kolchuzhin V., Mehner J., Faes K., Zaitov O., van Bossche A.d., Bozalakov D.: Advanced coil design for electromagnetic pulse technology – Report on the methodology of coil design: Ergebnisse des Vorhabens der industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) gefördert über die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen e.V. EFB-Forschungsbericht No. 397, Europ. Forschungsges. für Blechverarbeitung, Hannover, 2014.
• [13] Verbraak A.C., Boes J.M., Chirer E.G., Visser L., Verkaik A. Patent US3305922 A.
• [14] Fraunhofer IWS Dresden, Annual Report 2014.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).

PL

Wersja polska artykułu w wydaniu papierowym s. 74-81.