1 Themen in Ausgabe 11-16 (Erscheinungstermin 1.11.2016; Anzeigenschluss: 19.10.2016) Special: ! Kupfer! ! Im Blickpunkt: ! •! Generative Fertigung nun auch im Cu-Bereich! • Neue CuMgXLegierungen ! TITELTHEMA • Schwingfestigkeitsverhalten von KupferLegierungen ! FOTO: METALL • Kupfer und die Trinkwasseriqualität! 13. KUPFER-SYMPOSIUM! Werkstofftagung vom 16. – 17. November 20165 in Karlsruhe: Das Kupfer-Symposium, das einmal jährlich vom deutschen Kupferinstitut veranstaltet wird, ist die wichtigste deutschsprachige Plattform für den Erfahrungsaustausch zwischen Industrie und Forschung und eine interessante werkstoffwissenschaftlichen Veranstaltungen zum Thema Kupfer. Neben den hochwertigen Fachvorträgen wird von den Teilnehmern besonders geschätzt, sich über künftige Entwicklungen innerhalb der Werkstofftechnik und Fertigungstechnik auszutauschen und neue Forschungsansätze zu definieren. 2016 findet die Werkstofftagung zusammen mit dem Institut für Angewandte Materi- alien am Karlsruher Institut für Technologie KIT statt. METALL veröffentlicht als Medienpartner die Beiträge.! • Fügen von Cu-AlVerbindungen! • 25-MN-Rohrpresslinie für Kupferlegierungen! • Neue CONTIROD®KupferdrahtGießwalzanlage Foto: D. Loos Analyse des bauteilgebundenen Werkstoffverhaltens von Kupfer-Legierungen ! Der Einsatz von elektrischen Traktionsmaschinen für Hybrid- und Elektrofahrzeuge stellt neue Herausforderungen. Nahezu alle Maschinentypen beinhalten KupferLegierungen aufgrund deren hoher elektrischen Leitfähigkeit für die Erzeugung eines magnetischen Feldes. Um den aus dem Fahr- zeugeinsatz resultierenden Betriebsbeanspruchungen gerecht zu werden, ist eine Bauteiloptimierung unter Beachtung der Betriebsfestigkeit mit Hilfe von zuverlässigen numerischen Bewertungsmethoden notwendig. Dies erfordert eine intensive Analyse des bauteilgebundenen Werkstoffverhaltens. METALL-PRAXIS Additive Fertigung von CuSn11 Werkstoffen mit selektivem Laserschmelzen Additive Fertigungsverfahren gewinnen in der metallverarbeitenden Industrie zunehmend an Bedeutung. Das SLM Cu-basierter Werkstoffe stellt eine spezielle Herausforderung dar, da nur geringe Energieanteile der Laserleistung in das Aufschmelzen des Pulvers umgesetzt werden können, sowie aufgrund der hervorragenden Wärmeleitfähigkeit von Cu hohe Beträge der eingesetzten Energie in Form von Wärme abgeführt werden.Vorteile generativer Fertigungsverfahren bestehen z.B. darin, dass der Einsatz kostspieliger Rohstoffe reduziert sowie eine verbesserte Funktionalität aufgrund größerer geometrischer Formenvielfalt realisierbar wird. Die Studie befasst sich mit der Findung geeig- neter Fertigungsparameter zur Verdichtung binärer ZinnbronzePulver CuSn11 mittels SLM.Die Realisierbarkeit SLM-gefertigter CuSn11-Bauteile konnte schließlich durch die Fertigung eines entsprechenden Kleinbauteils, dessen Druckdichtigkeit verifiziert wurde, auf Basis der vorliegenden Parameterstudie nachgewiesen werden. Fügen von Aluminium-Kupfer-Mischverbindungen dungsgüte der Pressschweißverbindungen durch die kontrollierte Bildung eines niedrigschmelzenden Eutektikums verbessern lässt. Die Aufschmelzung ist ab 550 °C Prozesstemperatur im Kupfer zwischen 10 bis 30 Minuten Haltezeit möglich, sichere Aufschmelzung findet bei 560 °C bereits nach 30 Sekunden statt. ! Foto:.Petzoldn Mit zunehmendem Erfolg werden Verfahren aus dem Bereich der Pressschweißverfahren für das Fügen von Aluminium-KupferKontakten eingesetzt. Da die Verbindungsfestigkeit der Kontakte maßgeblich von der Größe der erzielten Fügefläche und den entstehenden intermetallischen Phasen beeinflusst wird, wurde geprüft, ob sich die Verbin- Legierungsentwicklung im System CuMgX Foto: Pfeffer Im Gegensatz zu bislang am Markt eingeführten binären CuMg Legierungen (bis max. 0,7 Ma-% Mg-Gehalt) bieten CuMg Legierung mit höherem Magnesiumgehalt die Möglichkeit eine Ausscheidungshärtung vorzunehmen und damit sowohl die elektrische Leitfähigkeit als auch die Festigkeit zu steigern. Im öffentlich geförderten Forschungsvorhaben der industriellen Gemeinschaftsforschung (AiF/IGF) 18106N wurde die Herstellung und Weiterverarbeitung der Legierung CuMg2,5 entwickelt und ausgereift.! Mikrostrukturänderung in Kupfer unter einer reversierenden tribologischen Tribologische Kontakte bestimmen in vielen technischen Systemen deren Lebensdauer. Beispiele hierfür reichen von nanoelektromechanischen Systemen, über Hüftprothesen bis hin zu PKWs. Die tribologischen Eigenschaften hängen dabei stark von der Entwicklung einer nanokristallinen Oberflächenschicht ab. Allerdings fehlt bislang ein materialwissenschaftlich fundiertes Verständnis für das Entstehen dieser Schichten. Der Beitrag widmet sich den Elementarmechanismen solcher Mikrostrukturänderungen mittels tribologischer Modellversuche an hochreinem Kupfer.! Die zunehmende Nachfrage nach kalten Fügeverfahren besonders der Magnetimpulstechnologie die Möglichkeit ihre Potentiale auszuschöpfen. Dies spiegelt sich besonders bei Mischverbindungen wider (z.B. Kupfer-Aluminium-Verbindungen oder Kupfer-Stahl-Verbindungen). Durch das Verfahren wird die Möglichkeit der Integration von Kupferlegierungen als artgleiche als auch artungleiche Materialkombination in unterschiedlichen Anwendungsgebieten (z.B. E-Mobilität, elektromechanische Verbindungen) erhöht. So können rotationssymmetrische als auch flache Schweißungen realisiert werden.! Foto: Rebensdorf Magnetimpulsschweißen von Kupferlegierungen METALL-PRAXIS Fügen von Kupfer durch Laserstrahlschweißen im Vakuum! Foto: Turner Das prozesssichere Laserstrahlschweißen von Kupfer stellt eine große Herausforderung dar. Insbesondere bei vergleichsweise niedrigen Schweißgeschwindigkeiten und hohen Blechdicken führen eruptionsartige Auswürfe von Schweißgut zu kritischen Defekten. Durch Reduktion des Arbeitsdrucks kann die Prozessstabilität beim Laserstrahlschweißen von Kupfer deutlich gestei- gert werden. Die Laserstrahlschweißen im Vakuum (LaVa) genannte Verfahrensvariante ermöglicht eine hohe Prozesssicherheit bei Schweißgeschwindigkeiten unter 2 m/min. Die Prozessstabilität beim Laserstrahlschweißen mit niedrigen Schweißgeschwindigkeiten von Cu kann durch Reduktion des Arbeitsdrucks in den Bereich um 1 hPa gesteigert werden. Schwingfestigkeitsverhalten von Cu-Legierungen klischer Belastungen versagen können. So findet derzeit eine Änderung an dem Anforderungsprofilen der Kupfer-Legierungen statt, wobei die mechanischen und zyklischen Eigenschaften in den Fokus rücken, ohne dass große Einbußen hinsichtlich der elektrischen Eigenschaften in Kauf genommen werden sollen.! Grafik: Wagner Elektronische Steuergeräte in der Automobilindustrie sind mechanischen, thermomechanischen und elektrischen Wechselwirkungen ausgesetzt. Aufgrund der Tendenz zur Funktionsintegration nehmen die lokalen Beanspruchungen zu, so dass auch bisher nicht oder nur gering mechanisch beanspruchte Bauteile unter zy- Elektrolytische Kupfer-Beschichtung von XXL-Bauteilen! Maßgeschneiderte Kupfer-Beschichtungen können die Eigenschaften eines Bauteils signifikant verbessern und so dem Produkt den entscheidenden Wettbewerbsvorteil sichern oder gar zu neuen Anwendungen ver- helfen. Solche anfroderungsorientierten Beschichtungen haben dann zurecht die Bezeichnung "Veredeln" verdient. So können Kunden der MTV Metallveredlung völlig neue Anwendungen erschließen. METALL-KONTAKTDATEN Redaktion: Dr.-Ing. Catrin Kammer, Chefredakteur Redaktion: Kielsche Straße 43B D-38642 Goslar Telefon: 05321/330504 Telefax: 05321/330503 [email protected] [email protected] Anzeigen: Philipp Migura GDMB Verlag GmbH Paul-Ernst-Straße 10 38678 Clausthal-Zellerfeld Telefon: 05323/9372-22 Telefax: 05323/9372-37 [email protected] www.GDMB.de Weitere Informationen zu NEMetallen und Stahl unter www.GDMB.de: Tagesaktuelle Nachrichten aus allen Metallurgiebranchen auch als RSS-Feed
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