Projekt: HS2Steel
Fügen von ausgewählten Hartstoffen und Stahl bei niedrigen Temperaturen mittels induktiver Erwärmung von mikro- und nanoskaligen Partikelpasten
Das Löten von Hartmetall und Stahl stellt aufgrund der sehr unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften dieser beiden Materialien noch immer eine Herausforderung dar. Zudem erfordern die aktuell zur Anwendung kommenden Lote eine hohe Arbeitstemperatur, um eine stoffschlüssige Verbindung zwischen den Teilen zu erzeugen und damit eine hohe Verbindungsfestigkeit zu erreichen. Aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten der Werkstoffe kommt es im Bereich der Fügezone zu starken Eigenspannungen, die häufig zu sehr starkem Verzug oder Schädigung der Bauteile führen.
Zentraler Gegenstand des Projektes HS2Steel ist daher eine Absenkung der Löttemperatur bzw. die Anwendung von Fügezusatzwerkstoffen mit einer Arbeitstemperatur T < 680 °C, die eine ausreichend hohe Verbindungsfestigkeit ermöglichen.
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Auszug aus den Simulationsergebnissen zur induktive Erwärmung ausgewählter Bauteilformen für das thermische Fügen
Simulierte Temperaturentstehung und -verteilung bei der induktiven Erwärmung eines Stahl- und Hartmetallbleches im einseitigen Überlappstoß mittels geometrisch angepasstem Haarnadelinduktor
Prozessparameter: f = 826 kHz, Spulenstrom I = 781 A (peak-to-peak), Heizdauer t = 5,3 s
Angezeigt wird ebenfalls die Minimal- und Maximaltemperatur im gesamten Blechvolumen am Ende des induktiven Erwärmens.
Simulierte Temperaturentstehung und -verteilung bei der induktiven Erwärmung zylindrischer Stahl- und Hartmetallteile im Stumpfstoß mittels geometrisch angepasstem Ringinduktor
Prozessparameter: f = 185 kHz, Spulenstrom I = 920 A (peak-to-peak), Heizdauer t = 1,0 s
Angezeigt wird ebenfalls die Maximaltemperatur im gesamten Zylindervolumen am Ende des induktiven Erwärmens.
