Movie: Interview mit dem ifw Jena

c.BOND: Ein einzigartiges conduktives Beheizungskonzept speziell für das Diffusionsschweißen von Aluminium- und Kupferlegierungen


Bisher war auf dem Markt kein System verfügbar, welches die Prozessanforderungen an Presskraftaufbringung, conduktive Erwärmung und Prozessatmosphäre bietet.

Gemeinsam mit der PVATePla wurde mit dem c.BOND System ein neues Anlagenkonzept entwickelt, dass über ein hybrides Heizsystem verfügt. Dieses besteht aus direkt beheizten Pressplatten, die die thermische Energie direkt durch Wärmeleitung, also conduktiv ins Bauteil leitet. Eine konventionelle Stützheizung sorgt für möglichst geringe Abstrahlverluste. Dieses System steht dem ifw Jena seit April 2022 zur Verfügung und setzt neue Maßstäbe in der Prozessgestaltung für das Diffusionsschweißen von Leichtmetalllegierungen. So konnte im Rahmen von vergleichenden Versuchen in konventionellen Diffusionsschweißanlagen nachgewiesen werden, dass die Fügeteile mit dem C.BOND System deutlich schneller, gleichmäßiger und mit einem wesentlich geringeren Energiebedarf auf Fügetemperatur erwärmt werden können. Das spart kostbare Prozesszeit und senkt den Stromverbrauch.

Mit dem conduktiven Beheizungskonzept konnte die Aufheizzeit zum Schweißen von Bauteilen aus AW6082 um 28 % reduziert werden. Da weniger Strahlungsverluste auftreten wurde der Energieverbrauch für den Gesamtprozess um 40 % reduziert. Des Weiteren konnte eine homogenere Temperaturverteilung, von kleiner +/- 3 K, in den Pressplatten nachgewiesen werden. In den Versuchen am ifw Jena hat sich klar herauskristallisiert, dass durch die conduktive Beheizung die Qualität der Bauteile maßgeblich verbessert wurde.

Dies äußert sich darin, dass die im Diffusionsschweißprozess auftretende Stauchung der Bauteile eine deutlich geringere Streuung aufweist im Vergleich zum Schweißen mit konventioneller Beheizung. Dies ist vorrangig auf die homogenere Temperaturverteilung in den Probebauteilen zurückzuführen, da die Festigkeit (Verformungswiderstand) der Werkstoffe unmittelbar von der Temperatur abhängt. Mit der Steigerung der Bauteilqualität kann der Ausschuss deutlich verringert werden bzw. wird die Notwendigkeit von Nacharbeiten vermieden.

„Ein weiteres Highlight und Gegenstand zukünftiger Forschungsvorhaben ist, die Presskraft auch dynamisch also pulsierend aufzubringen. Insbesondere für Werkstoffe mit stabiler Passivschicht lassen sich weitere Optimierungseffekte durch dynamische Kraftaufbringung erwarten. Aus Sicht des ifw Jena ist zudem die kompakte Bauweise hervorzuheben. Forschungsinstitute leiden notorisch unter Platzmangel, die c.BOND Bauweise ermöglicht es die knappe Laborfläche deutlich besser auszunutzen als ein typisches Anlagenlayout mit verteilten Aggregaten“, sagt Felix Gemse, Dipl.-Ing. SFI (IWE) und Stv. F&E-Koordinator am ifw Jena.


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