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Leichtbaupotenzial zyklisch belasteter Laserstrahl-Hybridschweißverbindungen aus S1100QL

  • Bernd Winderlich , Axel Jahn and Berndt Brenner
Published/Copyright: May 26, 2013
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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)Search 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. 220224Search in Google Scholar

3 W.Gundel, J.Hauser: Innovative Konstruktionen aus Feinkornbaustählen mit Streckgrenzen bis 1100 N/mm2, DVS-Berichte 216, Düsseldorf (2001), S. 271275Search in Google Scholar

4 H.-J.Weber, M.Schmitz-Niederau: Interessante Erweiterungen – Entwicklungen beim Schweißen hochfester Feinkornbaustähle, Stahl4 (2008), S. 4548Search in Google Scholar

5 R.Miebach, H.Lembeck: Die neue Fertigung der Meyer-Werft – Laserhybridschweißen als Kerntechnologie, DVS-Berichte 225, Düsseldorf (2003), S. 187191Search 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. 167173Search in Google Scholar

7 H.Staufer, S.Helten: Laser-Hybridschweißen für neuartige Leichtbaukonzepte im Automobilbau, DVS-Berichte 225, Düsseldorf (2003), S. 175179Search 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)Search 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)Search in Google Scholar

10 C. M.Sonsino: Werkstoffauswahl für schlagartig und zyklisch belastete metallische Bauteile, Materialwissenschaft und Werkstofftechnik32 (2001), No. 3, S. 221230Search in Google Scholar

11 B.Müsgen, K.Hoffmann: Verbesserung der Schwingfestigkeit von Schweißverbindungen hochfester Stähle, Thyssen Technische Berichte (1987), No. 1, S. 6779Search in Google Scholar

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

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

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

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

16 Y.Murakami, M.Endo: Effects of defects, inclusions and inhomogeneities on fatigue strength, Fatigue16 (1994), No. 4, S. 16318210.1016/0142-1123(94)90001-9Search 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. 407419Search in Google Scholar

18 ThyssenKrupp Stahl: Verbesserung der Schwingfestigkeit von XABO 1100-Schweißverbindungen mit Hilfe des UIT-Verfahrens, Duisburg (2004)Search 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. 295305Search 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. 384391Search in Google Scholar

21 T.Ummenhofer, I.Weich: Steigerung der Ermüdungsfestigkeit von Schweißverbindungen höherfester Stähle – Wirksamkeit hochfrequenter Hämmerverfahren, VDI-Berichte1970 (2007), S. 261267Search in Google Scholar

22 U.Hamme, J.Hauser, A.Kern, U.Schriever: Einsatz hochfester Baustähle im Mobilkranbau, Stahlbau69 (2000), No. 4, S. 29530510.1002/stab.200000890Search in Google Scholar

Online erschienen: 2013-05-26
Erschienen im Druck: 2011-05-01

© 2011, Carl Hanser Verlag, München

Downloaded on 22.10.2025 from https://www.degruyterbrill.com/document/doi/10.3139/120.110222/html
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