Fügen von Rohren durch elektromagnetische Umformung – Magnetpulsschweißen

Um einen effizienten und wirtschaftlichen Ressourceneinsatz zu gewährleisten, sollte in der Fertigungstechnik für jede Anwendung der ideale Werkstoff ausgewählt werden. Da die meisten technischen Strukturen aus mehr als einer Komponente bestehen, stellt sich die Herausforderung, ungleiche Materialien durch geeignete Fügetechnologien zu verbinden. Kollisionsschweißverfahren wie das Magnetpulsschweißen (MPW) können eine Alternative zu herkömmlichen Schmelzschweißverfahren sein. Beim MPW entstehen Schweißnähte durch eine Hochgeschwindigkeitskollision ohne übermäßige Erwärmung der Fügepartner.
Ziel dieser Arbeit ist die Analyse des MPW von Rohren mittels elektromagnetischer Kompression aus umformtechnischer Sicht. Dies umfasst eine Untersuchung der sequenziellen Prozessstufen "freie Kompression" und "Kollision". Bei der freien elektromagnetischen Kompression von Aluminiumrohren können Falten entstehen, die sowohl positive als auch negative Auswirkungen auf den MPW-Prozess haben können.
Die Kollisionsbedingungen eines dünnwandigen Aluminium-Flyerteils mit einem Stahlzylinder sind durch die radialen und axialen Geschwindigkeitskomponenten und den Kollisionswinkel gekennzeichnet. Unterschiede zwischen verschiedenen MPW-Aufbauten werden aufgedeckt und auf Unterschiede in den Schwingkreisen verschiedener Pulsgeneratoren zurückgeführt. Abschließend wird der Einfluss von dünnwandigen inneren Fügepartnern untersucht. Unerwünschte Verformungen können durch optische Messungen erkannt oder analytisch berechnet werden. Eine Reduzierung dieser Deformationen wird durch wiederverwendbare Einsätze aus Kunststoff erreicht, die die Herstellung von leichten Multimaterialverbindungen ermöglichen.