M. Schimek
D. Kracht
V. Wesling

Lokale Effekte von Schweißnähten bei laserbasierten Fügekonzepten für hochfeste lastübertragende Strukturmodule - Abschlußkolloquium SFB 675

Industriekolloquium, Abschlusskolloquium SFB 675
2.-3. November
Clausthal-Zellerfeld
2011
Type: Konferenzbeitrag
Abstract
Die beim Laserstrahlschweißen bisher nur als Nebeneffekt aufgetretene Erscheinung der lokalen Aufhärtung des wärmebehandelten Bereiches kann gezielt verwendet werden, um die Festigkeit ebener Stahlfeinbleche zu steigern. Für die Untersuchungen wurden ein mikrolegierter, feinkörniger Stahl und ein restaustenitischer Stahl verwendet. Für die Herstellung der Blindnähte wurde ein Yb:YAG-Laser unter Verwendung der Laserleistung von 3 kW angewendet. Die untersuchten Schweißproben mit Schweißnahtbreiten von 0,5, 1,0 und 1,5 mm wurden in Zugversuchen und Dauerfestigkeitsuntersuchungen getestet und die jeweiligen Festigkeitssteigerungen analysiert und bewertet. Des Weiteren wurden metallographische Untersuchungen und theoretische Abschätzung der maximalen Zugfestigkeit linearer Blindnähte durchgeführt. Sechs unterschiedliche Nahtgeometrien für Blindnähte mit linearen und nicht linearen Verlauf wurden untersucht. Einhergehend mit einer Härtesteigerung durch die Gefügeveränderung konnte anhand von zerstörenden mechanischen Untersuchungsverfahren eine erhöhte Zugfestigkeit der unterschiedlichen Nahtgeometrien im Vergleich zum Grundwerkstoff von bestimmt werden. Ein Grund für diesen Effekt ist der thermische Einfluss des Laserstrahls, welcher das Ausgangsgefüge des hochfesten Stahls in grobkörnige martensitische Strukturen ändert. Ein wesentliches Ergebnis der Zugversuche ist, dass über das Einbringen von drei linearen Blindnähten (Nahtbreite von 1,0 mm) parallel zur Zugrichtung die Zugfestigkeit um bis zu 20 \% gesteigert werden kann. Mit einer zunehmenden Anzahl von bis zu zehn linearen Blindnähten konnte ein linearer Anstieg der Zugfestigkeit nachgewiesen werden. Weitere Untersuchungen haben gezeigt, dass über eine Blindnahtbreitenvariation zwischen 0,5 und 1,5 mm die Steigerung der Zugfestigkeit je nach späterem Anwendungsfall gewählt werden kann. Anhand der dynamischen Festigkeitsuntersuchung konnte gezeigt werden, das durch das Einbringen der Blindnähte die Dauerfestigkeit gegenüber dem Grundwerkstoff nur gering beeinflusst wurde.