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Zentralinstitut für Engineering, Elektronik und Analytik (ZEA)

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Mess- und Pruefverfahren in der Fuegetechnik

Vorwort

Die stoffschlüssigen Fügeverfahren werden bei den meisten Qualitätssicherungsnormen den speziellen Verfahren zugeordnet, d.h. ihr Entstehungsprozess entzieht sich der direkten messtechnischen Überwachung und die Eigenschaften des Ergebnisses sind nicht unmittelbar prüfbar. Die Qualität des Ergebnisses wird daher häufig durch eine möglichst hohe Konstanz der Eingangsgrößen und der Prozessführung sichergestellt, die Überprüfung der Verbindung im Hinblick auf die erwartete Ausführung wird üblicherweise durch mehr oder weniger systematische Anwendung von zerstörungsfreien Methoden wie Sichtprüfungen, Durchstrahlungsprüfungen, Ultraschallprüfung sowie einfachen Verfahren zu oberflächennahen Rissauffindung sichergestellt.

Ziel

Vermitteln der notwendigen Grundlagen zur Auswahl und Anwendung von Mess- und Prüftechnik beim Schweißen, Löten und Kleben.

Den Studenten wird die Gelegenheit gegeben den Einsatz spezieller Mess- und Prüfverfahren bei der Lösung komplexer fügetechnischer Herausforderungen kennenzulernen. Die Vorlesung zielt darauf, ein Verstehen der Prozesse und Phänomene in der Fügetechnik sowie Zusammenhänge und Einfluss auf das Ergebnis des Fügeprozesses als auch Erfassungsmöglichkeiten verschiedener Prozessparameter durch die eingesetzte Messtechnik zu erreichen. Das ganze zielt auf ein systematisches Erreichen besserer Ergebnisse in der Fügetechnik, z.B. bei veränderten Prozessparametern, Materialien und/oder Geometrien ab.

Es wird ein Überblick über verschiedene Mess- und Prüfverfahren, die sich für Beobachtung und Qualifizierung von (s.o.)Schweiß- und Lötverfahren eignen, gegeben. Dabei werden die Prinzipien und die theoretischen Grundlagen auf denen die Messverfahren stützen erläutert. Während der Vorlesung werden die verschiedenen Mess- und Prüfmethoden auf Ihre Eignung zum Einsatz bei Schweiß- und Lötvorgängen untersucht, dabei ist die Motivation auszuarbeiten, welche Messmethoden gerade für die Fügetechnik große Vorteile bringen. Dazu gehört das Erkennen der Potentiale sowie Einsatzgrenzen der verschiedenen Messtechnologien bei der Anwendung zur Qualifizierung und zur Qualitätssicherung von Füge-, Schweiß- und Lötvorgängen.

Die Grenzen der jeweiligen Messmethoden werden erörtert mit der Absicht, deren Machbarkeiten zu zeigen aber auch die Möglichkeiten der Verschiebung bzw. Überwindung der Grenzen der jeweiligen Messmethode zu diskutieren. Zum anschaulichen Erklärung der verschiedenen Mess- und Prüfverfahren werden Beispiele des Einsatzes aus der industriellen Anwendung, wo die Bedingungen der Serienproduktion, also große Stückzahlen mit hohen Qualitätssicherungsanforderungen herrschen, herangezogen. Zudem werden Beispiele aus der technologischen Spitzenforschung, wo es um die Machbarkeiten, um exotische Anforderungen der Forschung und um erstmalig auftretende Anforderungen an die Materialkombinationen und an die Qualität der Schweißnähte und Lötschichten geht, vorgestellt.

Außerdem werden weitere Aspekte, wie Strahlenschutz, wenn es sich z.B. um Röntgenmethoden handelt oder allgemeine Normen, die für das Verfahren wichtig sind, behandelt.

Beispiele der Mess- und Prüfverfahren, die in der Vorlesung behandelt werden und die teilweise durch die Studenten im Rahmen des Praktikums eingesetzt werden sollen, werden im Folgenden beschrieben.


Vorlesungs- und Übungsplan SS 2017

Die Vorlesung und Übungen der Veranstaltung „Mess- und Prüfverfahren in der Fügetechnik“ finden im Sommersemester 2017 statt.

Vorlesungs- und Übungsmaterialien sind im zugehörigen Lernraum erhältlich.

Prüfung: Prüfungstermin nach Vereinbarung

Achtung: relevant für die Prüfung sind immer die Inhalte der Vorlesungen mit zugehörigem Praktikum

Vorlesung

Zeitraum: 18.04.2017 bis 11.07.2017

Termin: Dienstag 10:00 - 13:00 Uhr

Ort: 1180 | 1 Bibliothek Kolbinghaus, Pontstraße 49, 52062 Aachen

DatumThemaReferent

18.04.2017

Einleitung

Röntgenradioskopie und Mikrofokus Computer Tomographie beispielsweise zur Online Untersuchung von Laserschweißvorgängen oder zur Beobachtung von Klebeprozessen.

Prof. Natour

16.05.2017

Diagnostikverfahren beim Selektiven Laser Schmelzen (LBM, SLM) zur Optimierung des Schmelz- und Fertigungsprozessen.

Dichtigkeitsprüfung zur Qualifizierung von elektronenstrahlgeschweißten Schweißnähten bei Hoch-und Ultrahochvakuumanwendungen (< 10-10 mbar) und bei tiefen Temperaturen (T < -250°C).

Prof. Natour

30.05.2017

Passive und aktive Infrarot-Thermografie, zur Detektion von Kurzschlüssen in Hochtemperaturbrennstoffzellen, zur Qualitätskontrolle bei Metall-Keramik Lötungen oder bei Klebeflächen zwischen Metall und Kohlefaserkompositmaterialien

Impedanzmessung zur Erfassung flächiger Phänomene, zum Beispiel beim Diffusionsschweißen verschiedener Metalle, um systematisch die geeigneten Schweißparametern herzuleiten

Prof. Natour
13.06.2017Ultraschalldiagnostik und akustische Methoden, zum Beispiel um Schweißnähte, Schweißpunkte oder Lötungschichten in geschweißten und gelöteten Bauteilen zu charakterisieren und zu bewertenProf. Natour
27.06.2017Hochgeschwindigkeitsvideographie zum Beispiel bei Belastbarkeitstests/Bersttests von geschweißten doppelwandigen Gefäßen aus Aluminiumlegierungen und aus StahlProf. Natour
11.07.2017Verschiedene zerstörende Methoden, um die Qualität der Schweiß- und Lötnähte zu untersuchen (Metallographie, Festigkeitsprüfung, Mikroskopie, REM- EDX, Dilatometrie,…)Prof. Natour

Übung

3Termine zu jeweils 6 Stunden (nach Absprache)

Ort: Forschungszentrum Jülich, ZEA-1 Gebäude 02.3

Datum/Termin ThemaReferent
1

Untersuchung von verschiedenen Schweißnähten eines doppelwandigen „Kaltkopfmoderators“ mittels Mikrofokus Computer Tomographie

Ultraschalltauchbaddiagnostik zur Charakterisierung und zur Bewertung von verschiedenen Schweißnähten und Schweißpunkten in geschweißten Bauteilen

Prof. Natour / Dipl. Ing. F. Pauly

Prof. Natour / Dipl. Ing. F. Pauly

2

Strahldiagnostik beim Selektiven Laser Schmelzen (LBM, SLM) zur Optimierung des Schmelz-, Füge- und Fertigungsprozesses

Dichtigkeitsprüfung zur Qualifizierung von elektronenstrahlgeschweißten Schweißnähten an Bauteilen für Hoch-und Ultrahochvakuumanwendungen.

zerstörende Methoden, um die Qualität der Schweiß- und Lötnähte zu untersuchen (Metallographie, Mikroskopie, REM- EDX) und um die Wärmeeinflusszone zu bestimmen.

Prof. Natour / Dr. D. Faidel

Prof. Natour / Dipl. Ing. F. Pauly

Prof. Natour / Dr. C. Babelot

3

Untersuchung der Qualität der Klebung eines Metallrohrs in einem Kohlestofffaserkompositmaterial als Träger von Elektronikbauteilen in Detektoren mit Hilfe von Infrarot-Thermografie.

Lokalisierung von Kurzschlüssen in glaslotverbundenen Elektroden einer Hochtemperaturbrennstoffzelle.

Impedanzmessungen an metallischen Proben zur Erfassung flächiger Phänomene, die zum Beispiel Rückschlüsse auf die Qualität der Diffusionsschweißung erlauben

Prof. Natour / Dr. H. Glückler

Prof. Natour / Dr. E. Rosenthal

Prof. Natour / Dr. H. Soltner

Link zur RWTH Aachen: http://www.isf.rwth-aachen.de/go/id/mkuo


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