Untersuchung prozessbedingter Strukturabweichungen laserauftraggeschweißter Hartmetalle vom regulären Gefüge der Sinterhartmetalle:
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Dresden
TUDpress
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1 EINFUEHRUNG 1
2 STAND DER TECHNIK BEI SINTERHARTMETALLEN 5
2.1 BESTANDTEILE VON HARTMETALLEN 6
2.1.1 HARTSTOFFE 6
2.1.2 BINDEMETALLE 9
2.2 SINTERTECHNISCHE HERSTELLUNG VON HARTMETALLEN 10
2.2.1 PROZESSPARAMETER BEIM SINTERN 11
2.2.2 KOHLENSTOFFHAUSHALT 13
3 STAND DER TECHNIK BEIM LASERAUFTRAGSCHWEISSEN 15
3.1 VERFAHRENSPRINZIP UND VARIANTEN 15
3.2 ABSORPTION VON LASERSTRAHLUNG 17
3.3 STRUKTUR LASERAUFTRAGGESCHWEISSTER SCHICHTEN 19
3.4 ZUSATZWERKSTOFFE FUER DAS LASERAUFTRAGSCHWEISSEN 20
3.4.1 KLASSIFIZIERUNG DER ZUSATZWERKSTOFFE 20
3.4.2 MEHRPHASIGE BESCHICHTUNGSWERKSTOFFE 21
3.5 POTENZIALE LASERGENERIERTER HARTMETALLE 23
4 MOTIVATION UND ZIELSETZUNG 25
5 ANALYSEMETHODEN UND EXPERIMENTELLE RANDBEDINGUNGEN 27
5.1 ANALYSEMETHODEN UND KENNGROESSEN 27
5.1.1 DER SKELETTBILDUNGSGRAD 27
5.1.2 VERFAHREN ZUR BESTIMMUNG DER KORNGROESSEN UND KORNGROESSENVERTEILUNG
DER
HARTSTOFFPARTIKEL 28
5.1.3 KENNWERTERMITTLUNG AUF BASIS DER RECHNERGESTUETZTEN BILDANALYSE 28
5.1.4 VERFAHREN ZUR BESTIMMUNG DER ZUSAMMENSETZUNG VON GEFUEGEPHASEN 29
5.1.5 VERFAHREN ZUR BEWERTUNG DER HOMOGENITAET 29
5.2 EXPERIMENTELLE RANDBEDINGUNGEN 30
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XIV
6 GEFUEGECHARAKTERISIERUNG DER AUSGANGSWERKSTOFFE UND VOLUMENKOERPER 33
6.1 ANALYSE UND GEGENUEBERSTELLUNG DES AUSGANGSMATERIALS 33
6.1.1 AGGLOMERIERT-GESINTERTES WC-CO-SPRITZPULVER (AMPERIT 518) 34
6.1.2 WC-CO-HARTMETALLPULVER 36
6.2 CHARAKTERISIERUNG LASERGENERIERTER HARTMETALLE 37
6.2.1 AUFTRAG EINER EINZELSPUR MIT WC-CO-SPRITZPULVER 37
6.2.2 MEHRSCHICHTIGER AUFTRAG EINES KLEINVOLUMIGEN KOERPERS MIT DEM
WC-CO-
SPRITZPULVER 38
6.3 CHARAKTERISIERUNG DES SINTERHARTMETALLS 43
6.4 GEGENUEBERSTELLUNG DER PROZESSTECHNISCHEN EINFLUESSE AUF DIE
GEFUEGEAUSBILDUNG .45
6.4.1 GEGENUEBERSTELLUNG DER PROZESSDYNAMIK 45
6.4.2 THEORETISCHE EINFLUESSE AUF DIE BETRACHTETEN KENNWERTE 46
6.5 FAZIT 47
7 THERMISCHE ZEITABSCHNITTE BEIM LASERAUFTRAGSCHWEISSEN 49
7.1 EINFLUSS DER AUFHEIZPHASE AUF DIE PULVERPARTIKEL 49
7.2 THERMISCHE EINFLUESSE WAEHREND DER FLUGPHASE 50
7.3 THERMISCHE EINFLUESSE WAEHREND DER ABSCHEIDE- UND ABKUEHLPHASE 56
7.4 FEM-SIMULATION EINER EINZELSPUR 58
8 HARTSTOFFAUFLOESUNG LASERGENERIERTER HARTMETALLE 61
8.1 METALLKUNDLICHE HARTSTOFFAUFLOESUNG 61
8.2 ANALYSE DER HARTSTOFFAUFLOESUNG IN DER EINZELSPUR 62
8.2.1 EINFLUSS DER FLUGPHASE AUF DIE HARTSTOFFAUFLOESUNG 62
8.2.2 EINFLUSS DER ABSCHEIDEPHASE AUF DIE HARTSTOFFAUFLOESUNG 65
8.2.3 EINFLUSS DER ABKUEHLPHASE AUF DIE HARTSTOFFPHASE 67
8.2.4 MECHANISMEN DER HARTSTOFFAUFLOESUNG IN DER EINZELSPUR 68
8.2.5 PARTIKELAUFLOESUNG IM SCHMELZBAD 71
8.2.6 ABSCHAETZUNG DER EXISTENZDAUER DER FLUESSIGEN PHASE 72
8.3 HARTSTOFFAUFLOESUNG UND GEFUEGEMODIFIKATIONEN IM VOLUMENKOERPER 73
8.3.1 HARTSTOFFARME ZONEN UND ZONEN MIT EUTEKTISCHEN AUSSCHEIDUNGEN 73
8.3.2 DIFFERENZIERUNG DER MISCHPHASEN DURCH SEQUENTIELLE AETZUNG 82
8.3.3 ANALYSE DES REGULAEREN LASERGENERIERTEN HARTMETALLGEFUEGES 83
XV
8.4 PARAMETER DER GEFUEGEBILDUNG 84
8.4.1 EINFLUSS DER ABKUEHLGESCHWINDIGKEIT AUF DIE GEFUEGESTRUKTUR 84
8.4.2 GEFUEGEVERAENDERUNGEN DURCH WAERMEBEHANDLUNG BEI 1050 C 86
8.4.3 PROZESSBEDINGTE ENTKOHLUNG DES PULVERWERKSTOFFS 89
8.5 ZUSAMMENFASSUNG UND DISKUSSION DER UNTERSUCHUNGSERGEBNISSE ZUR
HARTSTOFFAUFLOESUNG 91
9 KORNGROESSE UND KORNWACHSTUM DER HARTSTOFFPHASE 95
9.1 DEFINITIONEN, URSACHEN UND MECHANISMEN DES WACHSTUMS VON
HARTSTOFFPARTIKELN.95
9.2 WACHSTUM DER HARTSTOFFPARTIKEL IN DER FLUGPHASE 95
9.2.1 OSTWALD-REIFUNG 96
9.2.2 KOALESZENZ 99
9.3 WACHSTUM DER HARTSTOFFPARTIKEL IM VOLUMENKOERPER 106
9.4 MODELLVERSUCH ZUR BESTIMMUNG DES EINFLUSSES DER ABKUEHLPHASE AUF DAS
WACHSTUM
DER HARTSTOFFPARTIKEL 110
9.5 ZUSAMMENFASSUNG UND DISKUSSION DER UNTERSUCHUNGSERGEBNISSE ZUM
KORNWACHSTUM DER HARTSTOFFPARTIKEL 111
10 POROSITAET 113
10.1 CHARAKTERISIERUNG DER POROSITAET 113
10.1.1 INTRAPARTIKULARE POROSITAET 113
10.1.2 INTERPARTIKULARE POROSITAET 115
10.2 EINFLUSSFAKTOREN DER POROSITAET 117
10.2.1 EINFLUSS DER VISKOSITAET AUF DIE LUNKERBILDUNG 118
10.2.2 EINFLUSS DES SCHMELZVOLUMENS AUF DIE LUNKERBILDUNG 121
10.3 DISKUSSION DER PORENBILDUNG DURCH GASEINSCHLUESSE BZW. -AUFNAEHME 125
11 HOMOGENITAET UND HARTSTOFFVERTEILUNG 133
11.1 BEWERTUNG DER HOMOGENITAET DER HARTSTOFFPHASE 133
11.1.1 BEWERTUNG DER KORNGROESSENVERTEILUNGEN 134
11.1.2 BEWERTUNG DER HARTSTOFFDICHTEVERTEILUNG 139
11.2 BEWERTUNG DER HOMOGENITAET DER SS-PHASE 143
11.2.1 HOMOGENITAET DER SS-PHASE IN DEN PULVERPARTIKELN 143
11.2.2 HOMOGENITAET DER SS-PHASE IN DEN VOLUMENKOERPERN 144
11.2.3 HOMOGENITAET DER SS-PHASE DER HARTSTOFFARMEN ZONEN
145
11.2.4 HOMOGENITAET DER SS-PHASE IM REGULAEREN HARTMETALLGEFUEGE 146
11.3 DISKUSSION DER UNTERSUCHUNGSERGEBNISSE ZUR HOMOGENITAET 147
XVI
12 ZUSAMMENFASSUNG 149
13 AUSBLICK 155
14 ANHANG 157
15 ABKUERZUNGEN UND FORMELZEICHEN 173
1
16 LITERATURUEBERSICHT 177 |
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