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Neuartige Prüfsystematik zur Charakterisierung des Korrosions-Ermüdungsverhaltens von Lötverbindungen

Laufzeit: 01/2015-03/2018

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Pruefsystematik_Abbildung_1

Die Charakterisierung des Ermüdungsverhaltens und die Bestimmung der Lebensdauer von Lötverbindungen ist insbesondere bei überlagerter korrosiver Beanspruchung für viele industrielle Anwendungen von zentraler Bedeutung und eine grundlegende Voraussetzung für den zuverlässigen und wirtschaftlichen Betrieb gelöteter Bauteile. Aktuelle Forschungsarbeiten fokussieren i.d.R. auf die zeitintensive Aufnahme klassischer Wöhlerkurven bis zu 2E6 Lastwechseln. In diesem Falle sind eine vorgangs- und mechanismenorientierte Bewertung des Ermüdungsverhaltens sowie die systematische Evaluierung wesentlicher Einflussgrößen auf die Ermüdungseigenschaften von Lötverbindungen nicht möglich. Die der mechanischen Beanspruchung überlagerte korrosive Beanspruchung wird in gegenwärtigen Forschungsaktivitäten oftmals nicht betrachtet, obwohl die Korrosionsbeanspruchung die mechanischen Eigenschaften maßgeblich herabsetzen kann. Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens soll für die Lötverbunde aus 1.4301 mit Ni 620 Lot und 1.4301 mit Au 827 Lot eine neuartige Prüfsystematik zur Anwendung kommen, um mit reduzierter Probenanzahl detaillierte Kenntnisse zum Ermüdungs- und Lebensdauer-verhalten ohne und mit überlagerter Korrosionsbeanspruchung zu erlangen. Durch die kombinierte Anwendung von ein- und mehrstufigen Experimenten und die Adaptierung anwendungsoptimierter Sensorik kann die Wechselverformung und Lebensdauer mit minimierter Versuchsanzahl zuverlässig ermittelt und berechnet werden. Dies bietet die Möglichkeit, schnell die Auswirkung von Einflussgrößen, wie Lötnahtfehlern und Sprödphasen, auf das Verformungs- und Schädigungsverhalten qualitativ und quantitativ zu erfassen. Der Einfluss korrosionsfördernder Atmosphäre wird anhand von Auslagerungsversuchen und Korrosions-Ermüdungsversuchen systematisch erforscht.

Veröffentlichungen:

  • [1] Tillmann, W.; Wojarski, L.; Manka, M.; Walther, F.; Wittke, P.; Schmiedt, A.: Examination of the influencing factors on the microstructure of AISI 304/ BNi-2 joints. Loet 2016, Proc. of the 11th International Conference on Brazing, High Temperature Brazing and Diffusion Bonding, Aachen, DVS-Berichte Band 325, ISBN 978-3-945023-64-8 (2016) 233-238.
  • [2] Schmiedt, A.; Heinen, M.; Walther, F.; Manka, M.; Tillmann, W.: Korrosionsermüdungsverhalten gelöteter AISI 304/BNi-2 Verbindungen in synthetischem Abgaskondensat. Werkstoffprüfung 2016 – Fortschritte in der Werkstoffprüfung für Forschung und Praxis, Hrsg.: H.-J. Christ, Stahleisen, ISBN 978-3-514-00830-4 (2016) 119-124.
  • [3] Schmiedt, A.; Manka, M.; Tillmann, W.; Walther, F.: Influence of pre-corrosion caused by synthetic exhaust gas condensates of the automotive industry on tensile and fatigue properties of brazed AISI 304/BNi-2 joints. SoSDiD, 5th Symposium on Structural Durability in Darmstadt, Hrsg.: M. Vormwald, H. Th. Beier, K. Breidenbach, ISBN 978-3-939195-55-9 (2017) 1-13.
  • [4] Schmiedt, A.; Manka, M.; Tillmann, W.; Walther, F.: Characterisation of the corrosion fatigue behaviour of brazed AISI 304L/BNi-2 joints in synthetic exhaust gas condensate. 1. IIW 2017, 70th IIW Annual Assembly and International Conference, Doc XVIIA-0105-17 (2017) 1-14. 2. Welding in the World 62, 3 (2018) 617-627. https://doi.org/10.1007/s40194-018-0557-y
  • [5] Schmiedt, A.; Nowak, D.; Manka, M.; Wojarski, L.; Tillmann, W.; Walther, F.: Corrosion fatigue assessment of brazed AISI 304/BNI-2 joints in synthetic exhaust gas condensate.
    1. Fatigue 2017, 7th International Conference on Durability and Fatigue, Engineering Integrity Society, Cambridge, UK, Ed.: P. Bailey, F. Berto, E.R. Cawte, P. Roberts, M.T. Whittaker, J.R. Yates (Eds.), ISBN 978-0-9544368-3-4 (2017) 201-210.
    2. EIS Engineering Integrity 43 (2017) 17-23.
  • [6] Schmiedt, A.; Manka, M.; Tillmann, W.; Walther, F.: Influence of condensate corrosion on tensile and fatigue properties of brazed stainless steel joints AISI 304L/BNi-2 for automotive exhaust systems. Materialwissenschaft und Werkstofftechnik 49, 3 (2018) 249-263. https://doi.org/10.1002/mawe.201800007
  • [7] Schmiedt, A.; Jaquet, S.; Manka, M.; Tillmann, W.; Walther, F.: Tensile and fatigue assessments of brazed stainless steel joints using digital image correlation. Fatigue 2018, Matec Web of Conferences 165, 06003 (2018) 1-8. https://doi.org/10.1051/matecconf/201816506003
  • [8] Schmiedt, A.; Manka, M.; Tillmann, W.; Walther, F.: Local deformation behaviour of brazed AISI 304L/BAu-4 joints in tensile and fatigue tests measured by digital image correlation. IIW 2018, 71th IIW Annual Assembly and International Conference, Doc XVIIA-0126-18 (2018) 1-10.
  • [9] Schmiedt, A.; Lücker, L.; Manka, M.; Tillmann, W.; Walther, F.: Frequency-dependent fatigue and corrosion fatigue assessment of brazed AISI 304L/BNi-2 joints in air and synthetic exhaust gas condensate. Fatigue and Fracture of Engineering Materials and Structures 41 (2018) 2338-2349. https://doi.org/10.1111/ffe.12902
  • [10] Schmiedt, A.; Lingnau, L.; Manka, M.; Tillmann, W.; Walther, F.: Effect of condensate corrosion on tensile and fatigue properties of brazed AISI 304L stainless steel joints using gold-base filler metal. Procedia Structural Integrity 13 (2018) 22-27. https://doi.org/10.1016/j.prostr.2018.12.004
  • [11] Tillmann, W.; Walther, F.; Manka, M.; Schmiedt, A.; Wojarski, L.; Eilers, A.; Reker, D.: Investigations of the corrosion damage process of the brazed joint AISI 304L/BNi-2. Results in Physics 1, (2019), 1245-1252. https://doi.org/10.1016/j.rinp.2018.12.074
  • [12] Schmiedt, A.; Manka, M.; Tillmann, W.; Walther, F.: Local quasi-static and cyclic deformation behaviour of brazed AISI 304L/BAu-4 joints characterised by digital image correlation. Weld World 63 (2019) 501-509. https://doi.org/10.1007/s40194-018-00693-x
  • [13] Schmiedt, A.; Lingnau L.A.; Manka, M.; Tillmann, W.; Walther, F.: Fatigue and corrosion fatigue behaviour of brazed stainless steel joints AISI 304L/BAu-4 in synthetic exhaust gas condensate. Materials 12(7), 1040 (2019) 1-14. https://doi.org/10.3390/ma12071040
  • [14] Schmiedt-Kalenborn, A.; Manka, M.; Tillmann, W.; Walther, F.: Corrosion fatigue performance of brazed 304L stainless steel joints using gold-based brazing alloys. Loet 2019, Proc. of the 12th International Conference on Brazing, High Temperature Brazing and Diffusion Bonding, Aachen, DVS-Berichte Band 353, ISBN 978-3-96144-060-3 (2019) 96-102.

Ansprechpartner: Dipl.-Ing. Matthias Manka