ACR KOMPETENZ PLATTFORM Mit freundlicher Unterstützung von MULTI MATERIAL VERBINDUNGEN DI Gerhard Schindelbacher Österreichisches Gießerei-Institut

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Projektaktivitäten ÖGI

Schmelz-Schweißverbindungen

Ziel: Charakterisierung von Multimaterial-Schweißverbindungen und Unterstützung in der Einführung von Mg-Blechen. Die Charakterisierung umfasst mechanische und physikalische Prüfungen sowie Korrosions-/Alterungsuntersuchungen (auch unter Berücksichtigung von Beschichtungen)

Status: Probenfertigung, Materialbeschaffung

MaterialpaarungMg, AZ 31 oder AZ 91, Blech Mg, AZ31 oder AZ 91, Blech

Mg, AZ 31 oder AZ 91, Guss

Al 7075, Blech Al 7075, Blech

Al226, Guss

Mg AZ 31 oder AZ 91, Blech

AZ 91, Guss

Stahl, Blech Al 7075, Blech

Al 226, Guss

Titan (Ti 6-4), Blech Stahl, Blech



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Reibschweißverbindungen

Ziel: Substitution von gebohrt-geschraubten Verbindungselementen (Bolzenverbindung) durch mittels Reibschweißen verankerte Verbindungselemente

Werkstoffe: Grundmaterial: Al-Legierung 226, Material des Verbindungselementes: Al 7075 und/oder Stahl

Prüfung: Die Funktionalität der Verbindung wird mittels statischer Ausziehtests, Untersuchungen der Verbindungsdauerfestigkeit und in Korrosionsuntersuchungen betrachtet.

Status: Auslegung der Geometrie der Verbindungselemente, Probenfertigung




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Klebeverbindungen /1/

Ziel 1: Herstellung und Charakterisierung von Klebeverbindungen

hinsichtlich mechanischer, physikalischer und chemischer Kennwerte

sowie deren Alterungsbeständigkeit.

Interesse: E-Car, Kühler, Fahrwerksteile

Status: Probenfertigung

CFK Mg, Blech

Mg, Guss

Al, Blech

Al, Guss

Ti, Blech

Stahl, Blech

Stahl,Guss

CFK X

Mg, AZ 31, Blech

X

Mg, AZ 91, Guss

X X

Al 7075, Blech X X X X

Al 226, Guss X X X X X

Ti 6-4, Blech X X X X

Stahlblech X X X X X

Stahlguss X X X X X X




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Klebeverbindungen /2/

Ziel 2: Alternative Technologie für geschweißte Fachwerkkonstruktionen

Interesse: Fahrwerks-Rahmenkonstruktion

Es werden Gussknoten aus Stahlfeinguss mittels Klebeverbindung zu Rahmenelementen aus CFK vergleichend zu geschweißten Konstruktionen untersucht.

Die Anbindungsbereiche werden mit verschiedenen Oberflächenstrukturen zur Verbesserung der Klebeleistung versehen und analysiert.

An den Verbindungen werden mechanische (stat. und dyn.) Kennwerte ermittelt sowie die Korrosions-/Alterungsbeständigkeit im beschichteten Zustand untersucht.

Status: Auslegung und Erstmusterfertigung. Die Durchführung erfolgt im Rahmen einer Diplomarbeit (Beginn: 01/2010).




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Gussintegration

Ziel: Lokale Verstärkung kritischer Bauteilbereiche für im Druckguss und Niederdruckguss hergestellt Bauteile

Werkstoffe: Al-Legierung 226 mit Carbon-, Glas- und Basalt-Gewebe

Status: Beschichtungsversuche der Gewebeproben abgeschlossen (die Beschichtung dient der Haftungsvermittlung), Eingießversuche in Vorbereitung




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Funktionsoberflächen auf Gussteilen

Ziel: Lokale Verbesserung der Bauteiloberflächeneigenschaften und Substitution von Subbauteilen durch lokales Werkstoffengineering

Interesse: Bauteilsubstitution und Serienfähigkeit

Werkstoffe: Al-Legierung 226 mit verschiedenen funktionssteigernden Materialien

Status: 1. Durchlauf zur Einengung der Verfahren und der Materialverianten fertig, Paarung ausgewählt und Probenfertigung für Analyseproben im Laufen




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Ziel ist die Entwicklung eines zeitraffenden Alterungstests auf elektrochemischer Basis für geklebte Materialverbunde

Verkürzung zur in Automotive-Bereich derzeit eingesetzten Alterungssimulation (VDA-Test) um den Faktor >4

Eingesetzte Materialen: Aluminiumlegierungen für Automotive-Anwendungen mit chromfreier

Vorbehandlungsschicht auf Silanbasis für langzeitbeständige, hochfeste Klebeverbindungen

Verzinkter Stahl mit und ohne neuartigen Korrosionsschutzprimer

ZYTEL® HTN51G35 HSLR BK 420: Mit 35% Kurzglasfaser verstärktes Hochleistungs-Polyamid, hitzestabilisiert und in der Hydrolyse-Unempfindlichkeit verbessert

Das Langzeitverhalten der beschleunigt gealterten Klebeverbunde wird über Zugscherprüfungen sowie Oberflächencharakterisierung der Bruchfläche bestimmt.

Projektaktivitäten OFI



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Eingesetzter Stahl: DC04, galvanisch verzinkt ZE50/50 (voestalpine Stahl) mit und ohne Korrosionsschutzprimer GardoProtect 9498 (Chemetall)

Derzeitiger Status:

Proben für vergleichenden VDA-Wechseltest 621-415 (10 Wochen) verklebt und ausgelagert.

Proben für verschärfte Freibewitterung (12 Monate) verklebt und ausgelagert.

Proben für Schnellalterung (Elektrochemische Alterung) verklebt, Beginn der Parameteruntersuchung: 01/10

Zusätzliche Fragestellungen zur Oberflächencharakterisierung, Haft- und Korrosionsverhalten: laufend (u.a. in Zusammenarbeit mit zfe)




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Eingesetzte Al-Legierung: AW 7075, unplattiert und plattiert mit AW 7072. Vorbehandelt mit chromfreien Vorbehandlungssystem Oxsilan 9802 (Chemetall)

Derzeitiger Status:

Proben für vergleichenden VDA-Wechseltest 621-415 (10 Wochen) verklebt und ausgelagert. Zugscherprüfung erfolgt wöchentlich.

Proben für verschärfte Freibewitterung (12 Monate) verklebt und ausgelagert.

Proben für Schnellalterung (Elektrochemische Alterung) verklebt, Beginn der Parameteruntersuchung: 01/10

Zusätzliche Fragestellungen zur Oberflächencharakterisierung, Haft- und Korrosionsverhalten: laufend (ua. in Zusammenarbeit mit zfe)




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WP1: Probenpräparation• Optimierung von Elektronenmikroskopischen Präparationstechniken für die Herstellung

von Querschnittsproben bei komplexen Materialverbunden (Metall-Polymer und Metall-Keramik)

• Verbesserung der Materialbeschichtungen für die Oberflächenuntersuchung mittels Penning-Sputtern

WP2: Schadensfall- und Fehleranalytik mit 3D-Methoden• Ganzheitlicher Ansatz bei der Fehler- und Schadensanalyse von Materialverbunden mit

elektronenmikroskopischer Analytik und tomographischer 3D-Analyse von Defekten in Automotive-Materialverbunden

WP3: Charakterisierung von korrosionschutzbeschichteten Stahl- & Aluminiumblechen

• Untersuchung von behandelten und gealterten beschichteten Blechen und deren Materialverbunden

• Dynamische mikroskopische Untersuchungen der Korrosionsvorgänge im ESEM• Untersuchung von Zirkon- oder Titan-hältigen Konversionsschichten auf der Oberfläche

von Aluminiumblechen

Projektaktivitäten ZFE



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WP4: Mikroskopische Materialanalysen für die Partner• Mikroskopische Materialanalytik für die Problemstellungen der Kooperationspartner• Oberflächen- und Mikroanalyse mittels Rasterelektronenmikroskopie und

Röntgenspektroskopie (EDX, WDX) • Kristallographische Charakterisierung von Materialverbunden mittels

Rückstreuelektronenbeugung (EBSD) • Topographie, Oberflächenrauhigkeiten mittels Infinite-Focus Lichtmikroskopie (IFM) und

Rasterkraftmikroskopie (AFM) • Präparation von Querschnittsproben von Beschichtungen mittels Focused-Ion Beam

Anlage (FIB)• Chemische Elementverteilungsbilder von Materialoberflächen mittels Infrarot- und

Ramanmikrospektrometrie• Nanoanalysen an Materialgrenzflächen mittels analytischer

Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) und Energiefilterungs-TEM (EFTEM)

Projektaktivitäten ZFE



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VW09002,-03,-04: Umfassende Literaturstudie über Verbindungsarten unterschiedlicher Materialpaarungen

Stahl- Titan Magnesium- Aluminium Magnesium- Magnesium Aluminiumguss mit Aluminium Knetlegierungen

VW09002: Vorbereitung der Laseranlage für Schweißversuche insbesondere für Laser-Pulverauftragsschweißen (Kapselung der Anlage gegen austretenden Pulverstaub und Argonschutz)

Projektaktivitäten SZA



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VW09006: Verbindungsversuche Stahl - Aluminium durch Sekundärschweißungen einer bestehenden Stahl- Aluminiumverbindung (Bimetall neuer Technologie)




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VW09007: Aufbau einer Datenbank zur Analyse und Gewichtung der Fügeparameter. Festgehalten werden neben den Füge- parametern auch die genaue Materialzusammensetzung (ZFE)

Ab 1. 2. 2010 Beginn der Schweißversuche nach Lieferung der Proben vom ÖGI




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Vielen Dank für die Aufmerksamkeit

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