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Thursday, September 14, 2023, Mailand 10:00 AM Aktuelle Ergebnisse aus der Forschung |
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Moderne Prüfmethoden – Wie kann die Spannungsrelaxationsrissbildung beim Unterpulverschweißen dicker Bleche mit Hilfe eines 2-MN-Prüfsystems bewertet werden? |
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Denis Czeskleba* / Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung, Deutschland Thomas Kannengiesser / Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), Deutschland Michael Rhode/ Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), Deutschland Arne Kromm/ Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), Deutschland |
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Viele der heute relevanten Fragestellungen der Schweißtechnik aus Industrie und Wissenschaft können mithilfe von klassischen Laborschweißversuchen, auf einem Lochtisch von Hand, mit Niederhaltern, oder in Schweißzellen mit Schweißrobotern untersucht werden. Immer wieder wird jedoch, besonders beim Unterpulverschweißen (UP) der Einfluss einer konstruktionsbedingten Schrumpfbehinderung der Schweißnaht vernachlässigt. So finden in den Bewertungskriterien zur Spannungsrelaxationsrissanfälligkeit weder die, mit freischrumpfenden Schweißversuchen nicht abbildbaren, erhöhten Eigenspannungen, resultierend aus der Schrumpfbehinderung der Bauteilsteifigkeit Beachtung, noch die damit einhergehenden metallurgischen Effekte. Insbesondere für Schweißverbindungen im Dickblechbereich, jenseits der 60 mm, kann es dadurch zu Abweichungen zwischen Labor und Praxis kommen. Um die Effekte dieser konstruktionsbedingten Bauteilsteifigkeiten während des kompletten Schweißprozess, einschließlich Wasserstoffarmglühen, Wärmenachbehandlung (PWHT) und Schallemissionsüberwachung, zu untersuchen wurde eine an der BAM entwickelte Großprüfanlage eingesetzt. Darin können Schweißversuche durchgeführt werden, während in-situ die entstehenden Kräfte (und Momente) bis zu einer maximalen Prüfkraft von 2 Meganewton gemessen und aufgezeichnet werden. So wurden in UP-Versuchen zusätzliche Spannungen von bis zu 240 MPa ermittelt, welche in freischrumpfenden Laborschweißungen keine Beachtung finden. Motivierend für eine verstärkte Beachtung der konstruktiven Bauteilsteifigkeit in Schweißexperimenten, werden praxisnahe Untersuchungen und Ergebnisse aus einem Forschungsprojekt (IGF Nr. 20171N / DVS-Nr. 01.2261) vorgestellt. Es wird gezeigt, dass eine definierte Einspannung während des Schweißens und PWHT die Anfälligkeit für Spannungsrelaxationsrisse steigert. Diskutiert werden ebenfalls die Möglichkeiten und Limitationen dieser Methodik, mit einem Blick in die Zukunft. Ist eine Vergleichbarkeit gegeben, zwischen realen Bauteilen mit bis zu 500 mm Blechdicke und Versuchen mit 25 mm Blechen aus der 2 Meganewton Anlage? Denn in Zukunft sollen diesen Fragestellungen an einer neuen Anlage mit einer maximalen Prüfkraft von 16 Meganewton, dem dreifachen des maximalen Schubs des Spaceshuttles, nachgegangen werden. |