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Thursday, September 14, 2023, Brüssel 9:30 AM Moderne Fügeverfahren - Reibschweißen |
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Konzeptgestützte Schwingfestigkeitsbewertung von reibgeschweißten Stahlverbindungen |
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Lorenz Uhlenberg* / Technische Universität Braunschweig
Institut für Füge- und Schweißtechnik, Deutschland Jörg Baumgartner / Fraunhofer LBF, Deutschland Markus Köhler/ Technische Universität Braunschweig, Institut für Füge- und Schweißtechnik, Deutschland Klaus Dilger/ Technische Universität Braunschweig, Institut für Füge- und Schweißtechnik, Deutschland |
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Reibschweißverbindungen weisen im Vergleich zu konventionellen Strahl- oder Lichtbogenschweißverbindungen einige Vorteile auf. Einerseits können mit dem Reibschweißen Werkstoffe mit stark unterschiedlichen Eigenschaften gefügt werden, die nicht oder nur schwer mit konventionellen Prozessen gefügt werden können. Andererseits weisen reibgeschweißte Verbindungen signifikant höhere Lebensdauern auf, da keine scharfen Nahtübergangskerben vorliegen. Für eine breite industrielle Anwendung mangelt es jedoch an einer zuverlässigen Methode, mit der die Schwingfestigkeit von Reibschweißverbindungen zuverlässig abgeschätzt werden kann. In diesem Vortrag wird daher ein zuverlässiges Bemessungskonzept vorgestellt, mit der ein Versagen in der Wulstgrundkerbe (Übergang Grundwerkstoff zu Wulst) auf Basis der Härteverteilung und der Nahtgeometrie eine lokale Beanspruchbarkeit abgeschätzt werden kann. Die Bewertung der Fügeflächenkerbe (scharfe Kerbe zwischen den Wülsten) erfolgt mit einem Referenzradius, ähnlich zur Bewertung von konventionell geschweißten Verbindungen. Dieses Konzept wird anhand von Schweißverbindungen mit den Werkstoffkombinationen S355-S355, S355-X5CrNi18-10, S355-X2CrNiMoN22-5-3 und P460NH-20MnV6 demonstriert, die sowohl unter Axial- als auch unter Torsionslast geprüft wurden. Weiterführend wird der Einfluss von Schweißeigenspannungen betrachtet. Im Gegensatz zu Strahl- oder Lichtbogenschweißverbindungen liegen bei Reibschweißverbindungen häufig Druckeigenspannungen vor, die zu einer zusätzlichen Erhöhung der Lebensdauer unter zyklischer Beanspruchung führen. |