Verbundwerkstoffe - 24. Symposium Verbundwerkstoffe und Werkstoffverbunde
Vortrag
22.05.2024
Schwingfestigkeit von hochfesten Schweißverbindungen: Studie zum kombinierten Einsatz von konventionellen und LTT-Zusatzwerkstoffen
JH

Prof. Dr. Jonas Hensel

Technische Universität Chemnitz

Hensel, J. (V)¹; Dixneit, J.²; Kromm, A.²
¹Technische Universität Chemnitz; ²Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), Berlin
Vorschau
21 Min. Untertitel (CC)

Die Verwendung von Schweißzusatzwerkstoffen mit niedriger Umwandlungstemperatur (LTT) stellt neben den üblichen Verfahren der Schweißnahtnachbehandlung einen Ansatz zur Erhöhung der Ermüdungsfestigkeit von geschweißten hochfesten Stahlkonstruktionen dar. Der Hauptmechanismus beruht auf der Auswirkung der niedrigen Martensitstarttemperatur auf die Schweißeigenspannungen. Es werden Druckeigenspannungen aus der Volumenausdehnung infolge der Phasenumwandlung hochwirksam. Darüber hinaus weist das Schweißgut eine hohe Härte auf, die die Bildung von Ermüdungsrissen verzögern kann, aber auch zu einer geringen Zähigkeit führt. Es werden grundlegende Untersuchungen zur Schweißbarkeit eines LTT-Zusatzwerkstoffs vorgestellt, einschließlich der Charakterisierung des Schweißgefüges, seiner Härte, der Phasenumwandlungstemperatur und der mechanischen Eigenschaften. Besonderes Augenmerk wurde auf die Vermeidung von Rissen gelegt, um eine hohe Schweißnahtqualität für die anschließenden Ermüdungsversuche zu gewährleisten. Ermüdungsversuche wurden an den Grundwerkstoffen S355J2 und S960QL mit konventionellen Zusatzwerkstoffen im Vergleich zum LTT-Zusatz durchgeführt. Es wurden Stumpfnähte mit Variation der Schweißnahtart (DY-Schweißung und V-Schweißung) verwendet. Darüber hinaus wurde eine bauteilähnliche Probe (Längssteife) untersucht, bei der der LTT-Zusatzwerkstoff als zusätzliche Schicht aufgetragen wurde. Die Verbindungen wurden im Hinblick auf Eigenspannungen, ihre Stabilität bei zyklischer Belastung und ihre Mikrostruktur charakterisiert. Die Ergebnisse zeigen, dass LTT-Zusatzwerkstoffe zu einer signifikanten Erhöhung der Ermüdungsfestigkeit führen, wenn grundlegende Konstruktionsrichtlinien eingehalten werden. Dadurch kann das Leichtbaupotenzial von hochfesten Stahlsorten genutzt werden.

Abstract

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