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Tuesday, September 18, 2018, Theodor-Kober-Saal 2:45 PM Fahrzeugbau II |
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Charakterisierung des Trag- und Versagensverhaltens widerstandspunktgeschweißter Verbindungen aus höchstfesten Mehrphasenstählen unter zyklischer Belastung |
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Gökhan Tümkaya* / Universität Paderborn
LWF-Laboratorium für Werkstoff- und Fügetechnik, DE David Hein/ Laboratorium für Werkstoff- und Fügetechnik (LWF®), Universität Paderborn, Deutschland Gerson Meschut/ Laboratorium für Werkstoff- und Fügetechnik (LWF®), Universität Paderborn, Deutschland |
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In der Karosseriestruktur wird aktuell das Potential zur Blechdickenreduktion durch die Anwendung von Mehrphasenstählen in vollem Umfang ausgenutzt. Im Umgang mit diesen Werkstoffen und der Anpassung der Schweiß- und Fügeparameter bestehen bei vielen Unternehmen große Unsicherheiten, da der Einfluss und die Auswirkung dieser Parameter auf die Tragfähigkeit von Bauteilen unter zyklischer Belastung bisher nicht hinreichend untersucht wurden. Infolge des Schweißprozesses entsteht um den Schweißpunkt durch das Anlassen eine Erweichungszone, welche einen signifikanten Härteabfall im Vergleich zum Grundwerkstoff aufweist. Zusätzlich weisen die Verbindungen verfahrensbedingt geometrische Kerben in der Fügeebene auf. Daher zeigt die Schweißverbindung unter zyklischer Belastung ein durch die metallurgischen und geometrischen Kerben dominiertes Versagensverhalten, welches sich deutlich von dem Versagensverhalten unter quasistatischer oder schlagartiger Belastung unterscheidet. Bislang existiert keine allgemeingültige Beziehung, welche die Gefährdung eines punktgeschweißten höchstfesten Bauteils bzgl. der Rissbildung beschreibt. Das aktuelle FOSTA-Forschungsprojekt des LWF mit dem Kurztitel Schwingfestigkeit UHSS (IGF-Nr.:19216N) beschäftigt sich daher mit der Analyse der Verbindungen unter zyklischer Belastung und der Entwicklung eines Lebensdauerberechnungskonzeptes. In dem Beitrag werden die Tragfähigkeit und das Verformungsvermögen punktgeschweißter Blechstrukturen für artgleiche Verbindungen aus ausgewählten höchstfesten Mehrphasenstählen gegenübergestellt. Für eine effiziente Bewertung von Punktschweißverbindungen in diesen Stahlwerkstoffen werden Einelementproben verwendet, um die Punktschweißverbindungen unter Variation des Lasteinleitungswinkels zu charakterisieren. Dabei liegt der Fokus unter Berücksichtigung der Schweißprozesskenngrößen und Schweißpunkteigenschaften neben den quasistatischen Trag- und Versagensverhalten zusätzlich auf den ermittelten Kennwertfunktionen und Bruchbildern aus den durchzuführenden Wöhlerversuchen. Die derart ermittelten Kennwerte werden als Eingangsdaten bei der Auslegung von Bauteilen benötigt. Der Beitrag zeigt auf, wie die Lebensdauer der Karosserieverbindungen dieser Schweißverbindungen bereits in der Entwicklungsphase mithilfe eines analytischen Berechnungskonzeptes z.B. in Form einer Übertragungsfunktion für den Anwender in Anlehnung an die FKM-Richtlinie abgeschätzt werden kann. So können aufwändige experimentelle Versuche reduziert werden. Der Vortrag schließt mit einer Zusammenfassung und einem Ausblick zu weiteren Forschungs- und Entwicklungsarbeiten. |