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werden mit den im Modul hinterlegten Routinen, der kommerziellen Software übergeben. Neben den Anwendungen im Formwerkzeugbau können die Ergebnisse beispielsweise zum Löten von Heißkanalverteilern sowie Einspritzdüsen für Großdieselmotore genutzt werden. 72
11 Zusammenfassung und Ausblick Das vorliegende Forschungsvorhaben umfasste die Modellbildung des Hochtemperaturlötens von temperierten Werkzeugen und die Entwicklung eines interaktiven Moduls zur vereinfachten Bedienung. Die Arbeiten dienen dazu, Spannungen, Verzüge und Temperaturfelder während des Lötprozesses zu berechnen. Die FEM- Methode ermöglicht die Untersuchung der während des Lötzyklus entstehenden Eigenspannungen unter Berücksichtigung unterschiedlicher Abkühlraten (Temperaturgradienten). Dadurch lässt sich zum einen der Temperatur-Zeit-Verlauf optimieren und zum anderen wird das Überschreiten der tolerierbaren Spannungen im Grundbzw. Lotwerkstoff während des Lötprozesses verhindert. Die Simulation mittels FEM- Methode ist nicht nur auf die untersuchten Demonstratorgeometrien beschränkt, sondern kann für unterschiedliche Geometrien mit verschiedenen Komplexitäten angewendet werden. Die Kopplung von CAD mit FEM wird erstmalig für das Hochtemperaturlöten zur kombinierten Optimierung von Bauteil- und Prozessdesign für kmU verfügbar. So ist es bereits anhand von Werkstoffdatenblättern möglich, die Dimensionierung und Gestaltung der Bauteile hinsichtlich des Fügeprozesses durchzuführen. Hieraus ergeben sich neue Gestaltungsmöglichkeiten, die zum Erschließen neuer Anwendungsgebiete genutzt werden können. Dieses wird insbesondere da der Fall sein, wo heute die Bauteilgröße durch die im Lötprozess entstehenden Eigenspannungen begrenzt ist. Neben den Anwendungen im Formwerkzeugbau können die Ergebnisse beispielsweise zum Löten von Heißkanalverteilern sowie Einspritzdüsen für Großdieselmotore genutzt werden. Aufbauend auf den Forschungsergebnissen wurde in diesem Zusammenhang eine interaktive Benutzeroberfläche für das Simulationsprogramm erstellt, die auch die kmU, die über kein Personal mit FEM-Kenntnissen verfügen, in die Lage versetzt, qualitative Berechnungen durchzuführen. Dadurch können konstruktive und fertigungstechnische Anpassungen beim kmU bewertet werden, die das Ergebnis des Fertigungsprozesses kostensparend positiv beeinflussen. Temperierbare Werkzeuge werden mittels CAD konstruiert und vorwiegend die Einzelteile in kmu gefertigt und von Lohnlötbetrieben mittels Hochtemperaturlöten gefügt. Basierend auf den bereits vorhandenen CAD-Daten kann mittels einer FEM- Software der Fügeprozess und die Konstruktion analysiert und iterativ optimiert werden, so dass Entwicklungszeit und Ausschuss minimiert werden. Durch die industrielle Nutzung der erarbeiteten Erkenntnisse können neue Anwendungsfelder erschlossen werden. Die wirtschaftlichen Vorteile des betrachteten Prozesses sind 73
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2008 Abschlussbericht DVS-Forschung
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Bibliografische Information der Deu
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Zusammenfassung Das Forschungsziel,
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Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung 1 2
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Einleitung Das stoffschlüssige Fü
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2 Wissenschaftlich-technische und w
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Modell als auch in den verifizieren
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3 Stand der Technik In der Urform-
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Eine wirtschaftliche Prozessfolge z
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4 Grundlagen 4.1 Hochtemperaturlöt
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Abb. 4.3 beinhaltet die schematisch
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U : Vektor der Knotenverschiebungen
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& T2 − T1 = λ ∗ ∗ A [4.18] d
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Die Bauteile haben einen Durchmesse
Seite 31 und 32: Tetraeder-Elemente Hexaeder-Element
Seite 33 und 34: C(6) C(1) 740 1600 720 1400 C p [J/
Seite 35 und 36: Gefüge statt. Nach dem Koistinen-M
Seite 37 und 38: Abb. 5.9: Bauschinger-Effekt [Ansys
Seite 39 und 40: Abb. 5.11: Elementtypen [Conta174/T
Seite 41 und 42: Δ ( i−1) t+Δt t+Δt ( i−1) R
Seite 43 und 44: 6 Ergebnisse und Diskussion 6.1 Erm
Seite 45 und 46: ΔT= 25 K ΔT= 5 K T[K] T[K] Abküh
Seite 47 und 48: Die Spannungsverläufe im Lötverbu
Seite 49 und 50: Beim Abschrecken des erwärmten Bau
Seite 51 und 52: Bei einer Abkühlrate von 100 K/min
Seite 53 und 54: 6.4 Ermittlung der Verschiebungen i
Seite 55 und 56: Verschiebung [mm] 0.8 0.6 0.4 0.2 0
Seite 57 und 58: X20Cr13 - 11.6 MPa 7.6 MPa R = 0.5
Seite 59 und 60: Abkühlrate = 100 K/min Spannung [M
Seite 61 und 62: Pos.1.1 Pos.1.4 Mart.-Stahl Abb. 7.
Seite 63 und 64: Temperatur [°C] 1200 1000 800 600
Seite 65 und 66: T [K] 1400 1200 1000 800 600 400 20
Seite 67 und 68: Probe 1: 1.4201 120 100 dz[µm] 80
Seite 69 und 70: 7.4 Ultraschallprüfungen Im Rahmen
Seite 71 und 72: 8 Charakterisierung der Fügezone 8
Seite 73 und 74: Die Anwendung des Nickelbasislots (
Seite 75 und 76: a) EDX-Spektrum der Position 1 5000
Seite 77 und 78: Bor Chrom P 3 P 1 P 2 At-% P 1 P 2
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Seite 81: 10 Schlussfolgerungen 10.1 Wissensc
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Seite 87 und 88: 13 Literaturverzeichnis Ada06] Adam
Seite 89 und 90: Anhang: Temperaturverläufe der bei
Seite 91 und 92: Bodycote Wärmebehandlung GmbH: Wer
Seite 93 und 94: Vacuheat GmbH: Werkstoff: 1.4201/1.
Seite 95 und 96: Listemann AG: Werkstoff: 1.4201 Tem
Seite 97 und 98: Werkstoff: 1.4201 Temperaturmessung
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