Fachgruppe Werkstoffverbunde

Allgemein

Die Arbeitsgruppe Werkstoffverbunde & Sonderwerkstoffe beschäftigt sich mit der umformtechnischen Herstellung von Werkstoffverbunden durch Plattierverfahren wie Warm- und Kaltwalzplattieren wie auch Sprengplattieren. Das Ziel ist hierbei, die gesamte Prozesskette von der Oberflächenvorbereitung über den Plattierprozess bis hin zur Haftfestigkeitsprüfung im wesentlichen experimentell aber auch mit Hilfe von numerischen Modellen und Simulationen darzustellen oder aber prozesstechnisch zu begleiten.

Das IMF verfügt über eine Eigenbau-Bürstmaschine mit Linearvorschub, wodurch gleichmäßige und reproduzierbare Bürstvorgänge realisiert werden können. Durch den Einsatz von industriellen Bürsten lassen sich auch industrielle Bürstvorgänge gezielt und mit vergleichbaren Ergebnissen nachstellen. Durch die Variation der technologischen Parameter Drehzahl, Anpresskraft und Drehzahl lassen sich gezielte Parameterstudien für verschiedene Materialien und Werkstoffkombinationen durchführen.

Der Plattierprozess selbst kann als Kalt- oder Warmwalzplattierprozess an den Versuchswalzanlagen des IMF durchgeführt werden. Zusätzlich besteht die Möglichkeit zur Nutzung der Hochdrucksynthesekammer des Hochdruck-Forschungszentrum der TU Bergakademie Freiberg zur Durchführung von Sprengplattierungen. Hierbei sind Paketgrößen bis zu DIN A4 realisierbar und es können bis zu 25kg C4-Äquivalent an Sprengstoff eingesetzt werden. Neben der experimentellen Beschreibung des Stoffflusses ist auch die numerische Simulation der Plattierprozesse, insbesondere hinsichtlich des Werkstoffflusses, ein wesentlicher Forschungspunkt innerhalb der Arbeitsgruppe. Hierzu wird neben FEM-Modellierungen auch die Beschreibung mittels Schichtenmodellen intensiv genutzt, um den inhomogenen Stofffluss zu beschreiben und Walzkräfte und -Momente zu Berechnen.

Die Haftfestigkeit kann am IMF bei dünnen Plattierungen bzw. dünnen Auflagen mit Hilfe des Schälversuchs, bei dickeren Auflagen- und Materialdicken durch den Stirnzugversuch (Chalmers-Test) oder Scherzugversuch untersucht werden. Neben der Messung der Haftfestigkeit besteht am IMF durch den Einsatz eines selbstenwickelten Haftmodells die Möglichkeit zur Modellierung der Haftfestigkeit in Abhängigkeit von der Oberflächenvorbereitung, den Prozessbedingungen während des Plattierprozesses sowie der Prüfmethodik.

Arbeitsschwerpunkte

  • Berechnung von Walzkräften und -momenten für Walzplattierungen
  • Hilfestellung bei der Auslegung und Realisierung von Walzplattierprozessen
  • Berechnung und Modellierung von Walzplattierprozessen zur Bestimmung des Stoffflusses und von Schichtdicken
  • Haftfestigkeitsprüfungen
  • Modellierung & Simulation von Haftungsaufbau und Haftfestigkeit
  • Durchführung von Lohnplattierungen in Mindermengen
  • Sprengplattierungen (in Koorperation mit dem Hochdruck-Forschungszentrum)