Numerical and Experimental Investigations on the Defect Tolerance of Brazed Steel Joints
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Adrian Lis
, Michael Koster and Christian Leinenbach
Abstract
Based on the combination of FE-calculations and experimental results a defect assessment procedure for brazed steel joints was developed in the present work, which reliably takes into account the effect of different steel heat treatments and defined artificial defects in the braze layer. Tensile tests with defect free joints consisting of X3CrNiMo13-4 as substrate material and of Au-18wt.-%Ni as filler metal serve as a basis to simulate the elastic-plastic material behaviour. By correlating experimental and numerical methods, failure criteria could be derived which indicate and predict failure of brazed components. These failure criteria were also presumed to calculate the maximum tolerable loads for specimens containing different defects. The results show that the simulations correlate very well with the experimental results. Furthermore, they provide a possibility to analyze the failure behaviour for different defect types and the influence of different heat treatments on the joint strength.
Kurzfassung
Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde basierend auf der Kombination aus FE-Berechnungen und experimentellen Ergebnissen eine Methode der Fehlerbeurteilung für Stahllötverbindungen entwickelt, wobei der Einfluss verschiedener Wärmebehandlungen und definiert künstliche Defekte der Lötschicht berücksichtigt werden. Das elastisch-plastische Materialverhalten wurde mittels Zugfestigkeits-prüfungen von hartgelöteten, defektfreien Verbunden aus Stahl X3CrNiMo13-4 und Lot Au-18wt.-%Ni untersucht. Durch Korrelation von experimentellen und numerischen Methoden konnten Versagenskriterien von hartgelöteten Verbindungen abgeleitet, sowie auch auf fehlerhafte T-Stoß-Proben, übertragen werden. Die Untersuchungen zeigen eine sehr gute Übereinstimmung der experimentellen Ergebnisse mit den Simulationsergebnissen. Somit können FE-Simulationen neben der Abschätzung des Einflusses von Lötfehlern auch zur Berücksichtigung verschiedener Wärmebehandlungsverfahren eingesetzt werden.
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© 2012, Carl Hanser Verlag, München
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