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Friday, September 17, 2021, Saal Essen 1:30 PM Schweißen im Fahrzeugbau - Verfahren |
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Einfluss variierender Wärmeeinträge auf die Porenbildung und die resultierenden Festigkeitseigenschaften der Schweißverbindung beim MSG-Schweißen von verzinkten höherfesten Stählen |
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Maren Sarpe* / Institut für Schweißtechnik und Trennende Fertigungsverfahren (ISAF), Technische Universität Clausthal, Deutschland Kai Treutler / Institut für Schweißtechnik und Trennende Fertigungsverfahren, Technische Universität Clausthal, Deutschland Volker Wesling/ Institut für Schweißtechnik und Trennende Fertigungsverfahren, Technische Universität Clausthal, Deutschland Hans Christian Schmale/ Abteilung Fügetechnik, Salzgitter Mannesmann Forschung GmbH, Deutschland |
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Unter Berücksichtigung des Leichtbaugedankens werden in der Automobilindustrie hochfeste Stahlbleche eingesetzt. Hierbei werden speziell im Anwendungsbereich Fahrwerk die bisher eingesetzten Festigkeitsklassen von 440 – 590 MPa stetig durch höherfestere Güten ersetzt. Im Karosseriebau hat sich, aufgrund der korrosionsschützenden Wirkung, der Einsatz verzinkter Stahlbleche schon lange durchgesetzt. Hingegen im Fahrwerk die Stahlwerkstoffe üblicherweise unverzinkt verarbeitet werden. Allerdings steigen die Ansprüche an den Korrosionsschutz auch für Fahrwerksanwendungen, wodurch die Nachfrage von verzinktem Stahlblech für diesen Anwendungsbereich stetig zunimmt. Als Fügeverfahren im Fahrwerksbereich ist das Metallschutzgasschweißen (MSG) etabliert. Die Zinkschicht stellt dabei große Herausforderungen an die schweißtechnische Verarbeitung, da diese beim Schweißprozess verdampft und zu Poren in der resultierenden Schweißnaht führt. Zur Bewertung der Schweißnahtqualität von Fahrwerksteilen wird üblicherweise die DIN EN ISO 5817 herangezogen. Die darin definierten zulässigen Porengehälter können beim Schweißen von verzinktem Stahlblech, aufgrund der geschilderten Problematik, nur schwer realisiert werden. Aus der Literatur ist bekannt, dass MSG-geschweißte Proben aus verzinktem Stahl der Festigkeitsklasse 590 MPa unter quasistatischer und zyklischer Belastung ein Versagen direkt in der Schweißnaht zeigen, wobei der Porengehalt der Naht die erreichten Festigkeiten deutlich beeinflusst. Stichversuche an der höherfesteren Güte 760 MPa zeigten unter zyklischer Belastung jedoch ein abweichendes Bruchverhalten, da diese Proben unabhängig vom Porengehalt in der WEZ versagten. Somit lässt sich annehmen, dass nicht nur der Porengehalt alleine, sondern vielmehr die Kombination mit dem eingebrachten Wärmeeintrag beim MSG-Schweißen von höherfesten verzinkten Stahlblechen dieser Güte als kritisch anzusehen ist. Im folgenden Beitrag werden daher die Auswirkungen variierender Wärmeeinträge auf die Porenbildung beim MSG-Schweißen eines feuerverzinkten höherfesten Stahls der Güte 760 MPa analysiert. Hierzu werden neben dem ungeregelten Prozess auch geregelte Prozesse, wie dem Impulsprozess und der energiereduzierte CMT-Prozess herangezogen und die verfahrenstypischen Unterschiede auf das Erstarrungs- und Abkühlverhalten der Schweißnaht sowie der resultierenden Nahtqualität herausgestellt. Hinzukommend werden Proben mit klassifizierten Porengehältern für unterschiedliche Wärmeeinträge quasistatisch und zyklisch geprüft, um den Einfluss von Wärmeeintrag und Porengehalt auf die Festigkeitseigenschaften der Verbindung zu bestimmen. |