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GSI – Gesellschaft für Schweißtechnik International mbH, Niederlassung SLV München

Untersuchung modifizierter Werkstoffübergänge auf Basis des Sprüh- und Impulslichtbogens

Ausgangssituation:

� breiter undurchsichtiger Markt von modernen Stromquellen für modifizierte Sprüh- und Impulslichtbögen

� Anwender werden verunsichert durch die deutliche Abweichung vom bisherigen Stand der Technik (Schweißnahtvorbereitung, Parametereinstellung und Naht- bzw. Einbrandform )

u.a. gefördert durch das Bayerische Staatsministerium für Wirtschaft, Infrastruktur, Verkehr und TechnologieLaufzeit: 07.11 – 06.13 (5163)

Zielstellung:

Projektablauf:

� Modifizierte Werkstoffübergänge verschiedener ausgewählter Schweißgerätehersteller werden an typischen Applikationen untersucht und mit Werkstoffübergängen konventioneller Sprühlichtbogen verglichen

� Nahtvorbereitung und damit verbundene Änderung des Energieeintrages werden untersucht

� Auswirkung auf die mechanisch-technologischen Eigenschaften des Werkstoffes wird überprüft

Dipl.-Ing. Mirco Dudziak • Dipl.-Ing. Sorin Binder • GSI mbH NL SLV München • Abt. FuE • Schachenmeierstraße 37 • 80636 München • Tel. 089 – 126802-78Fax. 089 – 181643 • e-mail: dudziak@slv-muenchen.de • e-mail: binder@slv-muenchen.de

Werkstoffübergang in einem modifizierten Sprühlichtbogen

vor dem Werkstoffübergang und der Brückenbildung

Lichtbogenunterbrechung durch Kurzschluss (< 1 ms)

nach dem Werkstoffübergang und der Brückenauflösung

Prozessvarianten und Werkstoffübergänge

Zielstellung:

� Klein- und mittelständischen Unternehmen Anwendungspotentiale, Wirtschaftlichkeit und erforderliche Arbeitsbedingungen sowie die technischen Grenzen aufzeigen

Weiterentwicklung des Hubzündungsbolzenschweißens mit Schutzgas für Verbindungselemente größer 10 mm Durchmesser

gefördert durch die Bayerische Forschungsstiftung, Laufzeit 10.11 - 09.13 (5165)

Schweißpistole mit bisherigem Feldformer

Forschungsziele

� Bolzenschweißen mit Hubzündung ohne Keramikring an Stahlbolzen auch bei größeren Durchmessern, z.B. 16 und 19 mm

� Minimale Wulstbildung je nach Schutzgas bei Verwendung einer geringen Schweißenergie

� Gleichmäßige Anschmelzung des Schweißquerschnittes durch Steuerung des Lichtbogens in einem variablen Magnetfeld

� Hohe Schweißqualität und verzugsarme Schweißverbindung

� Einführung dieser innovativen Verfahrensvariante im Zulassungsbereich der DIN EN ISO 14555

Arbeitspunkte

Dipl.-Ing. Andreas Jenicek • GSI mbH NL SLV München • Abt. FuE • Schachenmeierstraße 37 • 80636 München • Tel. 089 – 126802-55 • Fax 089 – 181643 e-mai: jenicek@slv-muenchen.de

Feldformer

Verbundprojekt zwischen

⇒ GSI mbH Niederlassung SLV München

⇒ Fa. Heinz Soyer Bolzenschweißtechnik GmbH

⇒ Institut für Plasmatechnik und Mathematik der Universität der Bundeswehr München

Ansicht und Einbrandform einer M 16 Bolzenschweißung an CrNi-Stahl

Arbeitspunkte

� Entwicklung eines Magnetfeld-/Schutzgassystems

� Untersuchung und Optimierung des Magnetfeldes durch visuelle Lichtbogenbeobachtung (HG-Video) sowie anhand von rechnerischen Modellen

� Entwicklung einer regulierbaren Inverterstromquelle in Kombination mit einem Linearantrieb

� Schweißnahtprüfung und Optimierung der Schweißeigenschaften in Abhängigkeit von Schutzgas, Blaswirkung

„PULSCRIMP“: Magnetimpuls-Crimpen ohne/mit ZusatzwerkstoffEuropäisches Verbund-Förderprojekt (gefördert über CORNET/AiF) Projektpartner: BelgianWelding Institute BWI, Gent, OCAS Zelzate, Belgien, IFF GmbH, Deutschland, PULSAR Welding Ltd.Laufzeit: 07.10 – 12.12 (5162)

Ausgangssituation� Die Magnetimpuls-Fügeverfahren sind bisher wenig verbreitet,

bieten aber ein hohes Anwendungs- und Innovationspotenzial � Industrielle Anwender benötigen Erkenntnisse über Anwendbarkeits-

kriterien, Prozesskennwerte und erzielbare Verbindungseigenschaften

Ziele� Weiterentwicklung des Magnetimpuls-Crimpens von rohrförmigen

Überlappverbindungen mit und ohne Zusatzwerkstoff� Untersuchung und Festlegung spezifischer Arbeitsrandbedingungen

zur Herstellung gasdichter und/oder elektrisch leitfähiger Verbindungen

Dipl.-Ing. Ludwig Appel • Tel. 089 – 126802-76 • Fax 089 – 181643 • e-mail: appel@slv-muenchen.de GSI mbH, NL SLV München • Abt. FuE • Schachenmeierstraße 37 • 80636 München

zur Herstellung gasdichter und/oder elektrisch leitfähiger Verbindungen

Arbeitsschwerpunkte� Ermittlung geeigneter Crimpgeometrien (Nutformen axial-/tangential)

zur geeigneten Einbringung von Zusatzwerkstoffen � Crimpverbindungen mit Zusatz-Klebwerkstoff� Crimpverbindungen mit Zusatz-Lotwerkstoff� Prozessführung und Prozessüberwachung� Verbindungseigenschaften, Prüf- und Qualitätskriterien

Nutzen für den Anwender� Wirtschaftliches Fügen durch berührungslose Magnetimpulstechnologie

Intelligente Sensorsysteme bei Ein- und Mehrlagenschweißungenfür eine wirtschaftliche Fertigung in KmUs

Ausgangssituation � Höhere Wirtschaftlichkeit und steigende Qualitätsansprüche

führen zu immer höheren Anforderungen an die Reproduzier-barkeit.

� Lasersensoren auf dem Prinzip des Triangulationsverfahren können ein hilfreiches Werkzeug zur Verbesserung der Prozess-sicherheit und der Qualität sein.

� Lasersensoren können zur Offline-Nahtlagebestimmung, zur Online-Nahtverfolgung und zur Nahtinspektion (Vermessung) genutzt werden.

3D-Scan einer Schweißnaht zur Nahtinspektion

Prinzip der Lasertriangulation

gefördert durch das Bayerische Staatsministerium für Wirtschaft, Infrastruktur, Verkehr und TechnologieLaufzeit: 06.10-05.13 (5161)

Zielstellung� Erarbeitung von Arbeits- und Randbedingungen für den Einsatz der Sensor-

technik bei MSG-Ein- und Mehrlagenschweißungen speziell für konkrete Applikationen im Anlagen- und Behälterbau

� Kombination der Nahtverfolgung mit der Nahtinspektion zu einem autonomenSystem zum Mehrlagenschweißen

� Erarbeitung von Strategien und Parametern zum adaptiven Schweißen vonMehrlagenschweißungen

� Erstellung von Datenbanken für den autonomen Lagenaufbau von Mehr-lagenschweißungen

Sensorgeführtes mobiles Robotersystem MWR-350 (Servo-Robot)

Dipl.-Ing Mirco Dudziak• Tel. 089 – 126802--78 • Fax 089 – 181643 • e-mai: dudziak@slv-muenchen.deGSI mbH, Niederlassung SLV München • Abt. FuE • Schachenmeierstraße 37 • 80636 München •

Intelligent gesteuerte, serielle Kopplung des Plasma- und MSG-Prozesses

Ziel systematische Weiterentwicklung des Schweißbrenners und der Prozesssteuerungen für einen wirtschaftlichen und qualitätsgerechten Einsatz des Plasma-MSG-Prozesses in serieller Kopplung im Anlagen- und Behälterbau

Forschungsprojekt gefördert durch das Land Bayern, Laufzeit: 01.09 – 12.12 (5158)

Hintergrund

� Derzeit wird im Anlagen- und Behälterbau bevorzugt das WIG- und UP-Schweißen eingesetzt.

� Insbesondere die Einführung des MSG-Schweißprozesses als wirtschaftliche Alternative zum WIG-Schweißen erfordert neue intelligente Steuerungs- und Brennerkonzepte.

Untersuchungsschwerpunkte

� Weiterentwicklung des seriellen Plasma-MSG-Brenners und der Schweißprozesssteuerungen

� Untersuchungen von typischen Applikationsbeispielen aus dem Anlagen- und Behälterbau� Ermittlung mechanisch-technologischer Kennwerte

� Optimierung der Schweißprozessabläufe (Schweißstart, -ende, Hefterüberschweißung)

� Qualifizierung des Plasma-MSG-Schweißprozesses für die Anforderungen im Anlagen- und Behälterbau � in hoher Qualität wirtschaftlicher Fügen � Sicherung von Produktionsstandorten in Deutschland (Bayern)

Dipl.-Ing. Mirco Dudziak • GSI mbH, NL SLV München • Abt. FuE • Schachenmeierstraße 37 • 80636 München • Tel. 089 – 126802-78 • Fax 089 – 181643 e-mai: dudziak@slv-muenchen.de

Untersuchungen zur Verringerung der Winkelstellung beim Lichtbogenbolzenschweißen mit Hubzündung

Gefördert durch die AiF, Laufzeit: 05.12 – 04.14 (5167)

linke Schweißung: 0 Grad Winkelstellung, rechte Schweißung mit Winkelstellung 6°

Forschungsziele

� Experimentelle Erfassung der Winkelstellung z.B. mittels Laserscanner

� Ermittlung der Einflussgrößen auf die Winkelstellung einer Bolzenschweißung

Lichtbogenbolzenschweißen

� große wirtschaftliche Bedeutung, breites Anwendungsspektrum, hohe Schweißqualität, senkrechte Befestigung eines Bolzens am Grundblech

� Aber: häufige Winkelstellung der Bolzen bei Durchmesser 8 bis 16 mm

rechte Schweißung mit Winkelstellung 6°gegenüber der Senkrechten

Durchmesser: 12 mm

Bolzenschweißung

� Reduzierung der Winkelstellung durch verfahrenstechnische Maßnahmen

� Unterstützung durch Struktursimulation und Verzugsberechnung

unterschiedliche Wulst- und Einbrandgeometrie kann zur Winkelstellung führen

Vorteile für die Praxis

� Vermeidung v. Nacharbeiten� höhere Bauteilqualität� Kostenreduzierung� geringere Blaswirkung� deutlich erhöhte

Ermüdungsfestigkeit� neue Anwendungen

Dipl.-Ing. Andreas Jenicek • GSI mbH NL SLV München • Abt. FuE • Schachenmeierstraße 37 • 80636 München • Tel. 089 – 126802-55 • Fax 089 – 181643 e-mai: jenicek@slv-muenchen.de

Qualifizierung leistungsstarker Simulationswerkzeuge für diewirtschaftliche Auslegung von Reibschweißverbindungen

gefördert durch das Bayerische Staatsministerium für Wirtschaft, Infrastruktur, Verkehr und TechnologieLaufzeit: 02.12-01.2015 (5166)

Ausgangssituation:

Schweißsimulation beim Rotationsreibschweißen: fehlende Ansätze für die Erwärmung durch Reibung und für den Materialtransport=> Erfassung der wesentlichen Einflussfaktoren=> Optimierung über praktische Versuche

Wulstausbildung in Versuchund Simulation

Rotationsreibschweißprinzip und -anlage

Zielstellung:

� Festlegung einer universellen und robusten Simulationsmethode => Vorhersage der Verbindungsgüte und der Wulstausbildung

� Minimierung des Entwicklungsaufwands durch die Untersuchung verschiedener Methoden und Vorgehensweisen, basierend aufden realen Prozessparametern

Untersuchungsschwerpunkte:

� Einfluss der Vernetzungsstrategie� Einfluss der Reib- und Werkstoffmodelle� Einfluss der Wärmeeintragsformen und -mengen

Dipl.-Ing. A. Petropoulos • Tel. 089 – 126802-77 • Fax 089 – 181643 • petropoulos@slv-muenchen.de • Dipl.-Ing. L. Appel, • Tel. 089 – 126802-76 • Fax 089 – 181643 e-mai: appel@slv-muenchen.de • GSI mbH NL SLV München • Abt. FuE • Schachenmeierstraße 37 • 80636 München

Combined Corrosion and fatigue strength of joined materials forbody-in-white and structural automotive applications design

Research project funded by the EUROPEAN COMMISSION, Duration: 09.11. – 02.15 (5164)

Targets

Initial situation

� Resistance Spot Welding is an high efficient joining technology

� No information about the influence of corrosion on spot welded joints available� Simultaneous corrosion-fatigue loading in cycling corrosion tests

Institute de la Corrosion (IC)Coordination & work planningInfluence of key parametersSimultaneous corrosion-fatiguetesting

Targets

� Provide new tools, including the combinedcorrosion-fatigue solicitations for the design of automotive components

� Consideration of corrosion-fatigue onspot-welded joints

� Investigation on numerical simulation oftensile tests to get specific material datasfor fatigue simulation

� Models for predicting corrosion-fatigue life time

� Design guidelines

AUTOFATCOR

testingTesting at field stations

ArcelorMittalCorrosion testing selectionMaterial selectionMetallographic characterization

Centro Sviluppo MaterialiModelling of corrosion-fatigueon adhesive jointsApplication guidelines

BMWDefinition of fatigue loadingparametersAlternating fatigue cycle andcorrosion testOn-vehicle testing

VoestalpineManufacturing of joinedspecimensPerformance of automotivetest

GSIMechanical characterizationFatigue tests in airModelling of corrosion-fatigue on spot weldsLife prediction

Dipl.-Ing. A. Petropoulos • GSI mbH NL SLV München • Abt. FuE • Schachenmeierstraße 37 • 80636 München • Tel. 089 – 126802-77 • Fax 089 – 181643 e-mai: petropoulos@slv-muenchen.de

Main focus of investigation

� Influence of meshing strategy� Influence of material definition

Combined Corrosion and fatigue strength of joined materials forbody-in-white and structural automotive applications design

Research project funded by the EUROPEAN COMMISSION, Duration: 09.11. – 02.15 (5164)

Initial situation

First steps in resistance spot welding simulation:Strong coupling interactions between electrical, metallurgical and mechanical phenomena=> First results on residual strain and stress distributions

Targets

� Modelling of spot-welded joints in 2D Mesh andtransfering the results on 3D mesh

� Investigation on numerical simulation of tensile tests,shear and hardeness analysis � Influence of material definition

� Behavior of the welded joint contactshear and hardeness analysis

� Consideration of corrosion-fatigue on spot-welded joints

Electrodes

Sheets

Residual stresses

Lower Face Sheet 2

Lower Face Sheet 1

Dipl.-Ing. Thomas Bschorr • GSI mbH NL SLV München • Abt. FuE • Schachenmeierstraße 37 • 80636 München • Tel. 089 – 126802-79 • Fax 089 – 181643 e-mai: bschorr@slv-muenchen.de