Untersuchung der Einflussfaktoren auf die Kaltrissanfälligkeit niedriglegierter Stähle beim Laserstrahlschweißen an zylindrischen Bauteilen

Beschreibung

In dieser Arbeit wird die Entstehung von Kaltrissen beim Laserstrahlschweißen an rotationssymmetrischen Proben untersucht. Einerseits geschieht das experimentell durch Schweißungen an Probekörpern, andererseits mit Hilfe von Simulationen. Die dafür relevanten Werkstoffdaten werden sowohl experimentell als auch durch Berechnungen bestimmt. Durch einen Abgleich der im Versuch entstandenen Kaltrisse und der berechneten Spannungen wird geprüft, ob eine rechnerische Aussage über die Entstehung von Kaltrissen getroffen werden kann. Sieben Geometrien mit sich verändernder geometrischer Einspannung aber gleichbleibendem Fügequerschnitt werden untersucht. Mit dem Ziel die Konzentration des Kohlenstoffs und damit die Härte in der Schweißnaht schrittweise zu erhöhen werden insgesamt drei Werkstoffe und deren Kombinationen, also sechs Werkstoffverbindungen, betrachtet. Bei den Schweißungen wird nachgewiesen, dass die Kaltrissneigung abhängig vom Werkstoff und der Geometrie ist. Sowohl mit steigendem Kohlenstoffgehalt, als auch mit sich erhöhender geometrischer Einspannung nehmen die Kaltrisse in der Schweißnaht zu. In den Simulationen bilden die experimentellen und berechneten Werkstoffdaten mit Hilfe des STAAZ-Modells das Werkstoffverhalten sehr gut ab. Mit Hilfe des Temperaturfeldes und des globalen Verzugs werden die Simulationen bezüglich der Experimente validiert. Die simulativen Spannungen nehmen mit steigender Einspannung zu und die Härte kann sehr gut vorausberechnet werden. Im Gegensatz zu den Experimenten kann kein direkter Zusammenhang aus berechneten Eigenspannungen und der Härte in der Schweißnaht auf die Entstehung von Kaltrissen gefunden werden, da das Spannungsniveau zwischen den einzelnen Werkstoffkombinationen zu unterschiedlich ist.

Autor*in

Mirjam Kapp

Themen in »Untersuchung der Einflussfaktoren auf die Kaltrissanfälligkeit niedriglegierter Stähle beim Laserstrahlschweißen an zylindrischen Bauteilen«

Eigenspannungen Finite-Elemente-Methode Kaltrisse Laserstrahlschweißen Schweißsimulation Werkstoffdaten

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ln der Arbeit wird die Entstehung von Kaltrissen beim Laserstrahlschweißen an rotationssymmetrischen Proben untersucht. Einerseits geschieht das experimentell durch Schweißungen an Probekörpern, andererseits mit Hilfe von Simulationen. Die dafür relevanten Werkstoffdaten werden sowohl experimentell als auch durch Berechnungen bestimmt. Durch einen Abgleich der im Versuch entstandenen Kaltrisse und der berechneten Spannungen wird geprüft, ob eine rechnerische Aussage über die Entstehung von Kaltrissen getroffen werden kann. Sieben Geometrien mit sich verändernder geometrischer Einspannung aber gleichbleibendem Fügequerschnitt werden untersucht. Mit dem Ziel die Konzentration des Kohlenstoffs und damit die Härte in der Schweißnaht schrittweise zu erhöhen werden insgesamt drei Werkstoffe und deren Kombinationen, also sechs Werkstoffverbindungen, betrachtet. Bei den Schweißungen wird nachgewiesen, dass die Kaltrissneigung abhängig vom Werkstoff und der Geometrie ist. Sowohl mit steigendem Kohlenstoffgehalt, als auch mit sich erhöhender geometrischer Einspannung nehmen die Kaltrisse in der Schweißnaht zu. Quelle: Fraunhofer IRB 2015-816 / 2015(05):9012547
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