Eintrag in der Universitätsbibliographie der TU Chemnitz
Volltext zugänglich unter
URN: urn:nbn:de:bsz:ch1-qucosa2-936037
Gester, Andreas
Wagner, Guntram (Univ.-Prof. Dr.-Ing.) ; Bergmann, Jean Pierre (Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. ) (Gutachter)
Prozesscharakterisierung des Kompaktierungsverhaltens metall-ultraschallgeschweißter Verbindungen aus Cu-ETP und Aluminium-Fahrzeugleitungen
Process characterisation of the compaction behaviour of ultrasonic metal welded joints of Cu-ETP and vehicle wires of aluminum
Kurzfassung in deutsch
Das wärmearme Fügeverfahren des Metall-Ultraschallschweißens (USMW) gewinnt zunehmend Bedeutung in der Aerospace- und Automobilindustrie für die Erzeugung elektrisch leitfähiger Verbindungen. Trotz seines wachsenden Einsatzes besteht sowohl aus industrieller als auch aus wissenschaftlicher Sicht ein erhebliches Defizit im Verständnis dieses Prozesses, insbesondere beim Fügen von Fahrzeugleitungen und Terminals. Diese Arbeit zielt darauf ab, das Prozessverständnis zu vertiefen und neue Methoden zur Prozessüberwachung zu entwickeln. Im Fokus der experimentellen Analysen standen die thermischen, mechanischen, metallurgischen und vibrometrischen Eigenschaften des Schweißprozesses. Thermografische Messungen verdeutlichten, dass die Wärmeentwicklung primär im Kontakt zwischen Fahrzeugleitung und Sonotrode auftritt. Vibrometrische Untersuchungen offenbarten ein charakteristisches Schwingungsverhalten des Ambosses, das Ansätze für eine fortgeschrittene Prozessüberwachung bietet. Ein innovatives, auf dem thermoelektrischen Effekt basierendes Verfahren zur Bestimmung der Fügezonentemperatur ermöglichte eine präzise und kostengünstige Überwachung des Fügeprozesses. Zudem erwies sich die Rekonditionierung von kontaminierten Litzenleitungen durch Kaltgasplasma als effektiv, wodurch die Schweißbarkeit von stearinsäurekontaminierten Verbindungen nahezu vollständig wiederhergestellt wurde. Diese Ergebnisse verbessern das Prozessverständnis und erhöhen die Prozesssicherheit des USMW-Verfahrens, was dessen industrielle Anwendung erheblich unterstützt.
Kurzfassung in englisch
The low heat joining process of ultrasonic metal welding (USMW) is increasingly important in the aerospace and automotive industries for creating electrically conductive connections. Despite its growing use, there is a significant lack of understanding of this process from both an industrial and scientific point of view, especially in the joining of vehicle wires and terminals. This work aims to deepen process understanding and to develop new methods for process monitoring. The focus of the experimental analyses was on the thermal, mechanical, metallurgical, and vibrometric characteristics of the welding process. Thermographic measurements clarified that heat development primarily occurs in contact between the vehicle wiring and the horn. Vibrometric studies revealed a characteristic vibration behavior of the anvil, offering approaches for advanced process monitoring. An innovative method based on the thermoelectric effect for determining the joining zone temperature enabled precise and cost-effective monitoring of the welding process. Additionally, the reconditioning of contaminated wires through cold gas plasma proved effective, almost completely restoring the weldability of stearic acid-contaminated connections. These results improve the process understanding and increase the process safety of the USMW process, significantly supporting its industrial application.
| Universität: | Technische Universität Chemnitz | |
| Institut: | Professur Verbundwerkstoffe und Werkstoffverbunde | |
| Fakultät: | Fakultät für Maschinenbau | |
| Dokumentart: | Dissertation | |
| Betreuer: | Wagner, Guntram (Univ.-Prof. Dr.-Ing.) | |
| ISBN/ISSN: | ISSN 1439-1597 | |
| URL/URN: | https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:bsz:ch1-qucosa2-936037 | |
| Quelle: | Schriftenreihe Werkstoffe und werkstofftechnische Anwendungen ; 103 | |
| SWD-Schlagwörter: | Ultraschallschweißen , Mikrostruktur , Prozessanalyse , Frequenzanalyse , Prozessüberwachung | |
| Freie Schlagwörter (Deutsch): | Metall-Ultraschallschweißen , Aluminium , Kupfer , Mikrostruktur , mechanische Eigenschaften , Prozessanalyse , Frequenzanalyse , Prozessüberwachung | |
| DDC-Sachgruppe: | Ingenieurwissenschaften | |
| Sprache: | deutsch | |
| Tag der mündlichen Prüfung | 04.09.2024 |
