Low Heat Joining – Manufacture and Fatigue of Soldered Locally Strengthened Structures

Abstract:

The advantages of low heat joining techniques, such as low distortion and little influence on the local material properties due to the low introduced amount of heat, shall be made usable for the manufacture of high strength structures by increasing the process reliability. The dependency between the parameters of the joining process, the seam geometry, the type of solder, the load type und the fatigue life especially of soldered structure with local strengthening shall be examined to allow a calculative estimation of the part’s life.

• Periodical: Advanced Materials Research (Volume 22)
• Pages: 101-111
• DOI: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMR.22.101
• Online since: August 2007
• Authors: Alfons Esderts, Volker Wesling, Rainer Masendorf, A. Schram, Tim Medhurst
• Keywords: Fatigue, Local Strengthening, Low Heat Soldering, Oscillating Loads, Soldering

References

[1] Meschut, G. u. M. Goede: Neue Werkstoff- und Bauweisenkonzepte im Fahrzeugbau - Herausforderungen für thermische und wärmearme Fügeverfahren; 9. Intern. Aachener Schweißtechnik Kolloquium, 29. - 30. Juni 2004, pp.37-47.

[2] Pekkari, B.: The future of welding and joining, Svetsaren, English Edition, Vol. 59 (2004) 1, pp.53-59.

[3] Opderbecke, T, J. -M. Fortain u. A. Ollig: Neue Lösungen zum Fügen von verzinkten Feinblechen im Automobilbau durch Lichtbogenlöten und -schweißen; KonferenzEinzelbericht: DVS-Berichte, Vol. 225 (2003).

[4] Dilthey, U.: MIG-Löten verzinkter Bleche - ein alternatives Fügeverfahren für den Karosseriebau; JOIN-TEC 2003 (2003), p.11. 1-11. 5.

[5] Schmid, E.: Kupferbasis-Zusatzwerkstoffe zum Löten im Fahrzeugbau; 9. Intern. Aachen Welding Conf. (2004) pp.201-209.

[6] Susa, F.: Wirtschaftliche und verfahrenstechnische Vorteile des Plasmalötens in der Automobilindustrie, DVS-Ber. Vol. 232 (2004), pp.259-263.

[7] Wesling, V. u. A. Schram: Untersuchungen zum Plasmalöten von verzinkten Feinblechwerkstoffen; Abschlussber. AIF 12. 639N, (2003).

[8] Leistö, J. S. und G. B. Marquis: MIG brazing as s means of fatigue life improvement; Welding in the world Vol. 48 (2004) No. 9/10, pp.28-40.

DOI: 10.1007/bf03263399

[9] N.N.: DVS-Merkblatt 0938-1.

[10] N.N.: DVS-Merkblatt 0938-2.

[11] Killing, R.: MIG-Löten für den Dünnblechbereich; Metallbau 9/1999, pp.52-54.

[12] Winkelmann, R., F. Prenger, J. Spiestersbach: Thermisches Fügen von Bauteilen mittels Lichtbogen und Zn-basis-Zusatzwerkstoffen, DVS-Ber. Vol. 237 (2005), pp.169-174.

[13] Schram, A.: Neuartige wärmearme zum Instandsetzen von Gusseisenteilen, DVS-Berichte Vol. 237 (2005).

[14] Riedel, F., M. Kusch: Plasma-MIG-Schweißen - Entwicklungsstand und Anwendungspotential; 9. Intern. Aachen Welding Conf. (2004), pp.361-366.

[15] Wesling, V. u. A. Schram: Untersuchungen zum Plasmalöten von verzinkten Feinblechwerkstoffen; Abschlussber. AIF 12. 639N, (2003).

[16] Dilthey, U. u. G. Wilms: MSG-Löten von verzinkten und hochlegierten Stählen; Abschlussber. AIF, (2001).

[17] Brassel, J. O., M. Korte, H. Hanebuth, G. Schmid, H. G. Haldenwanger, M. Geiger: Laserstrahlhartlöten - ein Fügeverfahren mit Zukunft; UTF science, (2000) No. IV, pp.4-9.

[18] Sitte, G.: Widerstandspunktlöten an Stahlblechen bis 3 mm Dicke. Schweißen und Schneiden (2002) No. 3, pp.78-80.

[19] Leistö, J. S. und G. B. Marquis: MIG brazing as s means of fatigue life improvement. Welding in the world, Vol. 48 (2004) No 9/10, pp.28-40.

DOI: 10.1007/bf03263399

[20] Khorunov, V. F., S. V. Maximova, V. A. Shonin: Fatigue strength of stainless steel brazed joints; DVS-Beriche, Vol. 192 (1998), pp.365-366.

[21] Sasabe, K.: Effekt of joint clearance on fatigue strength of braed joint. Trans. Of National Research Institute for Metals, Vol. 33 (1991) No 1, pp.36-41.

[22] Helmich, A.: Untersuchungen zum wärmearmen Fügen von Feinblech mit KupferbasisLoten; Diss. TU Clausthal, (2002).

[23] Schram, A., V. Wesling: Untersuchungen zum Plasmalöten verzinkter Feinblechwerkstoffe; Abschlussber. 12. 639N AIF, (2002).

[24] Wesling, V., A. Schram u. A. Ait-Mekideche: Plasmalöten oberflächenveredelter Feinbleche; Der Praktiker 55 (2003) 7, pp.196-200.

[25] Schram, A., V. Wesling: Plasmalöten von oberflächenveredelten Feinbelchen; Innovationsforum, 15. 09. 2005, 16. Weltmesse Schweißen und Schneiden, 12. -17. 09. 2005 Essen.

[26] Wesling, V. u. A. Knauber: Metallurgische Untersuchungen zur Entwicklung von Cu- und Ni-Basiszusatzwerkstoffen für den Plasma-Pulver-Lötprozess; Abschlussber. 13. 136B, AIF, (2004).

[27] Wesling, V., P. Giese u. a.: Untersuchungen zur Entwicklung von Kupfer- und NickelbasisZusatzwerkstoffen für den Plasma-Pulverlötprozess; Schweißen und Schneiden 57 (2005) 3, pp.95-99.

[28] Schram, A.: Neuartige wärmearme Fügeprozesse zum Instandsetzen von Gusseisenteilen, DVS-Berichte, Vol. 237 (2005), pp.342-344.

[29] Suhartono, H. A., K. Pötter, A. Schram and H. Zenner: Modeling of Short Crack Growth Under Biaxial Fatigue: Comparison Between Simulation and Experiment; Multiaxial Fatigue and Deformation: Testing and Prediction, ASTM STP 1387, S. Kalluri and P. J. Bonacuse, Eds., American Society for Testing and Materials, West Conshohocken, PA, 2000, pp.323-339.

DOI: 10.1520/stp13512s

[30] Schram, A., V. Wesling, M. Glatzer: Analysis of microcrack growth in a 1015 SAE steel subjected to uniaxial and multiaxial loading; Intern. Journal of Fatigue, demnächst.

DOI: 10.1016/j.ijfatigue.2005.09.014

[31] Ahmadi, A., H. Zenner, M. Glatzer u. A. Schram: Mikrostrukturelle Schädigung in einem Einsatzstahl bei zyklischer Beanspruchung - Werkstoffliche Untersuchungen und Simulation, DGM-Berichtsbd., Abschlussolloquium im Schwerpunktprogramm Lebensdauervorhersage, der DFG, 11-12. 02. 2004, Bremen, pp.15-35.

DOI: 10.1002/1521-4052(200205)33:5<265::aid-mawe265>3.0.co;2-k

[32] Pötter, K., F. Yousefi and H. Zenner: Experiences with Lifetime Prediction Under Multiaxial Random Loading; Multiaxial Fatigue and Deformation: Testing and Prediction, ASTM STP 1387, S. Kalluri and P. J. Bonacuse, Eds., American Society for Testing and Materials, West Conshohocken, PA, 2000, pp.157-172.

DOI: 10.1520/stp13503s

[33] Suhartono, H. A., K. Pötter, A. Schram and H. Zenner: Modeling of Short Crack Growth Under Biaxial Fatigue: Comparison Between Simulation and Experiment; Multiaxial Fatigue and Deformation: Testing and Prediction, ASTM STP 1387, S. Kalluri and P. J. Bonacuse, Eds., American Society for Testing and Materials, West Conshohocken, PA, 2000, pp.323-339.

DOI: 10.1520/stp13512s

[34] Hänel, B., E. Haibach, T. Seeger, G. Wirthgen und H. Zenner: FKM-Richtlinie: Rechnerischer Festigkeitsnachweis für Maschinenbauteile,; VDMA Verlag, 4., erweiterte Ausgabe (2002).

[35] Nikkel, K., R. Wagener, R. Masendorf, A. Esderts, H. Buschermöhle, F. Woltering: Lebensdauerabschätzung für Leichtbaustrukturen aus Feinblechen im PKW-Bau; DVMBericht 131 Leichtbau und Betriebsfestigkeit, 31. Tagung des DVM-Arbeitskreises Betriebsfestigkeit, München, 2004, pp.47-59.

DOI: 10.1515/mt-1997-390513

[36] Masendorf, R.: Einfluss der Umformung auf die zyklischen Werkstoffkennwerte von Feinblech; Dissertation, TU Clausthal (2000).

[37] Marquardt C., A. Hatscher, R. Masendorf und H. Zenner: Schwingfestigkeit umgeformter Stahlfeinblechstrukturen; MP Materialprüfung 44 (2002) 6, pp.246-252.

DOI: 10.1515/mt-2002-440612

[38] Esderts, A.,: Berechnungsmethoden für die Lebensdauerabschätzung für MSG- bzw. Lasergeschweißten Kehlnähten in dünnwandiger Stahlblechstrukturen; Forschungsvereinigung Automobiltechnik e.V., Abschlussbericht Projekt A 205 (2005).

[39] Zenner, H. und J. Grzesiuk: Einfluss der Nahtvorbereitung und Nahtausführung auf die Schwingfestigkeit hochwertiger Aluminiumkonstruktionen; Schweißen und Schneiden 56 (2004) 2, pp.58-62.

[40] Zenner, H., R. Masendorf and H. Hatscher: Fatigue Strength of Welded and Shaped Sheet Metals; Proceedings of the Eighth International Fatigue Congress on Fatigue 2002, Stockholm 2002, Volume 5, pp.3269-3276.

[41] Hatscher, A., C. Marquardt and H. Zenner: Estimation of Fatigue Material Properties for the Lifetime Prediction of Sheet Metal Structures; Proceedings of the 5 th International Conference on Low Cycle Fatigue - LCF5, DVM, Berlin 2003, pp.409-414.

[42] Steinbeck, G. W. Bleck, C. -P. Bork, Th. Evertz, A. Frehn, R. Masendorf and C. M. Sonsino: Determination of Input Data for Numerical Design of Auto Body Sheet Steels; Steels in Cars and Trucks, SCT 2005, Wiesbaden.

DOI: 10.1007/bf03224741

[43] Esderts, A., J. Willen: Lebensdauerabschätzung für Metallschutzgas- und Lasergeschweißte Kehlnahtverbindungen in Feinblechstrukturen; 32. Tagung DVM-Arbeitskreis Betriebsfestigkeit, Darmstadt (2005).

[44] Pötter, K., F. Yousefi and H. Zenner: Experiences with Lifetime Prediction Under Multiaxial Random Loading; Multiaxial Fatigue and Deformation: Testing and Prediction, ASTM STP 1387, S. Kalluri and P. J. Bonacuse, Eds., American Society for Testing and Materials, West Conshohocken, PA, 2000, pp.157-172.

DOI: 10.1520/stp13503s

[45] Suhartono, A. H.: Mechanismenorientierte Lebensdauervorhersage für zyklisch beanspruchte metallische Werkstoffe; Dissertation, TU Clausthal (2000).

[46] Pöting, S. und H. Zenner: Lebensdauererhöhung im Bereich hoher Schwingspielzahlen durch günstige Schweißnahtgestaltung; Schweißen und Schneiden 54 (2002) 11, pp.660-661.