Leichtbaupotenzial zyklisch belasteter Laserstrahl-Hybridschweißverbindungen aus S1100QL

Bernd Winderlich; Axel Jahn; Berndt Brenner

doi:10.3139/120.110222

Artikel

Leichtbaupotenzial zyklisch belasteter Laserstrahl-Hybridschweißverbindungen aus S1100QL

Bernd Winderlich , Axel Jahn und Berndt Brenner

Veröffentlicht/Copyright: 26. Mai 2013

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Aus der Zeitschrift Materials Testing Band 53 Heft 5

Kurzfassung

Laserstrahl-Hybridschweißverbindungen aus S1100QL sind sehr gut für den industriellen Einsatz in zyklisch hochbelasteten Leichtbaukonstruktionen geeignet. Vorteile gegenüber dem MAG-Schweißen ergeben sich u. a. aus kürzeren Prozesszeiten, geringerem Wärmeeintrag und der Reduzierung des Verzuges. Blecheben überschliffene Hybrid-Stumpfnähte erreichen die Schwingfestigkeit des reinigungsgestrahlten Grundwerkstoffs. Poren im Schweißgut sind der begrenzende Faktor. Der Einsatz der Schweißverbindungen ist sinnvoll bei hohen Mittelspannungen und geringen Lastspielzahlen. Hier ergibt sich ein Vorteil des Schleifens gegenüber dem UIT-Verfahren zur Erzeugung von Druckeigenspannungen am Nahtübergang. Auslegungs- und Fertigungsaspekte sowie Prüferfordernisse werden erörtert.

Abstract

Laser hybrid welded joints of HSLA steel S1100QL are well suited for industrial use in cyclically highly loaded structures. In comparison to conventional MAG welding, laser hybrid welding enables shorter process time, lower heat input and reduced weldment distorsion. Hybrid butt welds ground flush to plate reach the same fatigue strength level as the blast cleaned base material. Pores in the weld metal are the fatigue limiting factor. Application of these welded joints is useful at high mean stress and low number of cycles. In this case it gives an advantage of grinding over generation of residual compressive stresses at the weld toe by the UIT method. Design and manufacturing issues and testing requirements are discussed.

Dr. rer. nat. Bernd Winderlich, geb. 1945, studierte Metallphysik am Stahlinstitut in Moskau, promovierte dort 1973 und war seit 1975 wissenschaftlicher Mitarbeiter am Zentralinstitut für Festkörperphysik und Werkstoffforschung der Akademie der Wissenschaften der DDR in Dresden. Von 1991 bis 2010 war er Mitarbeiter im Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik in Dresden und leitete seit 2000 die Arbeitsgruppe Werkstofftechnik und -charakterisierung in der Abteilung Fügeund Randschichttechnologien.

Dipl.-Ing. Axel Jahn, geb. 1972, studierte Maschinenbau an der Technischen Universität Dresden und war dort zwischen 1997 und 2001 wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Professur Fügetechnik. Seit 2001 ist er Mitarbeiter am Fraunhofer-Institut für Werkstoffund Strahltechnik in der Arbeitsgruppe Schweißen.

Prof. Dr. rer. nat. Berndt Brenner, geb. 1949, absolvierte von 1968 bis 1972 ein Physikstudium an der TU Dresden und promovierte dort 1976. 1975 begann er als wissenschaftlicher Mitarbeiter im Zentralinstitut für Festkörperphysik und Werkstoffforschung der Akademie der Wissenschaften der DDR in Dresden. Seit 1991 ist er im Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik tätig und leitet seit 1996 die Abteilung Füge- und Randschichttechnologien.

Literatur

1 H.Wegmann: Schweißtechnische Verarbeitung und Anwendung hochfester Baustähle, Proc. 12. Schweißtechnische Fachtagung, SLV Halle (2002)Suche in Google Scholar

2 W.Gundel, U.Hamme, S.Herion: Ermüdungsfestigkeit geschweißter Konstruktionen aus hoch- und höchstfesten Feinkornbaustählen in der Praxis, DVS-Berichte 267, Düsseldorf (2010), S. 220–224Suche in Google Scholar

3 W.Gundel, J.Hauser: Innovative Konstruktionen aus Feinkornbaustählen mit Streckgrenzen bis 1100 N/mm², DVS-Berichte 216, Düsseldorf (2001), S. 271–275Suche in Google Scholar

4 H.-J.Weber, M.Schmitz-Niederau: Interessante Erweiterungen – Entwicklungen beim Schweißen hochfester Feinkornbaustähle, Stahl4 (2008), S. 45–48Suche in Google Scholar

5 R.Miebach, H.Lembeck: Die neue Fertigung der Meyer-Werft – Laserhybridschweißen als Kerntechnologie, DVS-Berichte 225, Düsseldorf (2003), S. 187–191Suche in Google Scholar

6 C.Thomy, M.Schilf, T.Seefeld, F.Vollertsen, G.Sepold, R.Hoffmann: CO₂-Laser- MSG-Hybridschweißen in der Rohrfertigung, DVS-Berichte 225, Düsseldorf (2003), S. 167–173Suche in Google Scholar

7 H.Staufer, S.Helten: Laser-Hybridschweißen für neuartige Leichtbaukonzepte im Automobilbau, DVS-Berichte 225, Düsseldorf (2003), S. 175–179Suche in Google Scholar

8 B.Brenner (Ed.): Laserstrahlschweißen für den Leichtbau – Ergebnisbericht zum BMBF-Verbundvorhaben Funktionsoptimierte laserhybridgeschweißte Leichtbaustrukturen als Kernelemente zur Realisierung ganzheitlicher Leichtbaukonzepte, Fraunhofer IRB Verlag, Stuttgart (2006)Suche in Google Scholar

9 H.Haferkamp, O.Meier, B.Boese, R.Mittelstädt, G.Kuscher: Laser-MSG-Hybridschweißen von innovativen Stahlwerkstoffen, Bericht zum Forschungsvorhaben P 613, FOSTA, Verlag und Vertriebsgesellschaft mbH, Düsseldorf (2007)Suche in Google Scholar

10 C. M.Sonsino: Werkstoffauswahl für schlagartig und zyklisch belastete metallische Bauteile, Materialwissenschaft und Werkstofftechnik32 (2001), No. 3, S. 221–230Suche in Google Scholar

11 B.Müsgen, K.Hoffmann: Verbesserung der Schwingfestigkeit von Schweißverbindungen hochfester Stähle, Thyssen Technische Berichte (1987), No. 1, S. 67–79Suche in Google Scholar

12 E.Haibach: Betriebsfestigkeit, VDI-Verlag, Düsseldorf (1989)Suche in Google Scholar

13 A.Hobbacher: Recommendations for Fatigue Design of Welded Joints and Components, International Institute of Welding, Doc. XIII-1965-03/XV-1127-03Suche in Google Scholar

14 P.Hübner: Schwingfestigkeit der hochfesten schweißbaren Baustähle StE 855 und StE 960, Dissertation TU Freiberg (1996)Suche in Google Scholar

15 B.Winderlich: Erarbeitung von Bewertungskriterien für die Schwingfestigkeit von Laserstrahlschweißverbindungen, Abschlussbericht BMBF-Projekt FKZ 13N6869/6, Dresden (2000)Suche in Google Scholar

16 Y.Murakami, M.Endo: Effects of defects, inclusions and inhomogeneities on fatigue strength, Fatigue16 (1994), No. 4, S. 163–18210.1016/0142-1123(94)90001-9Suche in Google Scholar

17 W.Schütz: Über eine Beziehung zwischen Lebensdauer bei konstanter und bei veränderlicher Beanspruchungsamplitude und ihre Anwendung auf die Bemessung von Flugzeugbauteilen, Zeitschrift für Flugwissenschaften15 (1967), No. 11, S. 407–419Suche in Google Scholar

18 ThyssenKrupp Stahl: Verbesserung der Schwingfestigkeit von XABO 1100-Schweißverbindungen mit Hilfe des UIT-Verfahrens, Duisburg (2004)Suche in Google Scholar

19 B.Winderlich, B.Brenner, J.Standfuß, V.Fux, E.Beyer: Steigerung der Schwingfestigkeit von Schweißverbindungen durch induktiv unterstütztes Laserstrahlschweißen, DVM-Bericht128 (2001), S. 295–305Suche in Google Scholar

20 U.Kuhlmann, A.Dürr, H.-P.Günther, J.Bergmann, R.Thumser, U.Gerth, P.Gerster: Verlängerung der Lebensdauer von Schweißkonstruktionen aus höher festen Baustählen durch Anwendung der UIT-Technologie, Schweißen und Schneiden57 (2005), No. 8, S. 384–391Suche in Google Scholar

21 T.Ummenhofer, I.Weich: Steigerung der Ermüdungsfestigkeit von Schweißverbindungen höherfester Stähle – Wirksamkeit hochfrequenter Hämmerverfahren, VDI-Berichte1970 (2007), S. 261–267Suche in Google Scholar

22 U.Hamme, J.Hauser, A.Kern, U.Schriever: Einsatz hochfester Baustähle im Mobilkranbau, Stahlbau69 (2000), No. 4, S. 295–30510.1002/stab.200000890Suche in Google Scholar

Online erschienen: 2013-05-26

Erschienen im Druck: 2011-05-01

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