Einfluss der Zinkschicht beim thermischen Fügen von Aluminium-Stahl-Mischverbindungen

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Das Fügen von artungleichen metallischen Werkstoffen wird gegenwärtig intensiv untersucht. Grund ist das hohe Anwendungspotential hybrider Strukturen im Automobilbau aber auch im Schiffsbau insbesondere zur Gewichtsreduktion. Ein häufig angewendeter Fügeprozess ist das Hartlöten mit unterschiedlichen Wärmequellen. Da im Automobilbau in der Regel verzinkte Stahlbleche zum Einsatz kommen, ist der Einfluss der Zinkschicht auf den Lötprozess ein entscheidender Faktor, den es zu berücksichtigen gilt. Aus der Praxis ist bekannt, dass die Zinkschicht die Benetzung der Stahloberfläche durch ein Aluminium-Lot begünstigt. Unzureichend verstanden ist jedoch der genaue Hintergrund dieses Effekts. Hier soll das beantragte Vorhaben ansetzen und durch gezielte Modelluntersuchungen das Verständnis des Benetzungsprozesses eines Aluminium-Lots auf einer verzinkten Stahloberfläche grundlegend verbessert werden. Dabei wird von der Hypothese ausgegangen, dass die Benetzung wesentlich von der Wechselwirkung zwischen Aluminium und Zink bestimmt wird, wobei es zu einer Verdrängung des Zinks durch das schmelzflüssige Aluminium einerseits sowie konvektiven und diffusionsbedingten Teilprozessen andererseits kommt, deren Bedeutung für den Benetzungsprozess untersucht und verstanden werden soll. Dabei helfen soll neben experimentellen Modellversuchen sowie realen Fügeexperimenten (Laserstrahlhartlöten) auch ein numerisches Modell, mit dessen Hilfe insbesondere Strömungseffekte sowie lokale Konzentrationsunterschiede (z.B. Zinkanteile) innerhalb der flüssigen Phase des benetzenden Lots beschrieben werden können. Perspektivisch sollen dadurch ein Verständnis für die Einflussmöglichkeiten bezüglich einer optimalen Prozessführung sowie Zinkschichtkonfiguration geschaffen werden.