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Tuesday, September 20, 2022, TZ 3 9:00 AM Stahlbau - Hochleistungsverfahren I |
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Laserstrahlschweißen des ultrahochfesten Feinkornbaustahls S1300QL im Mobilkranbau |
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Benjamin Seyfried* / KIT - Karlsruher Insitut für Technologie
Versuchsanstalt für Stahl, Holz und Steine
Abt. Stahl- und Leichtbau, Deutschland Tobias Melz / Technische Universität Darmstadt, Fachgebiet Systemzuverlässigkeit, Adaptronik und Maschinenakustik (SAM) / Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF , Deutschland Benjamin Möller/ Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF, Deutschland Thomas Ummenhofer/ Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Stahl- und Leichtbau, Deutschland |
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Aufgrund steigender Leichtbauanforderungen werden im Mobilkranbau und verwandten Industriebereichen zunehmend höchst- und ultrahochfeste Feinkornbaustähle in abnehmender Blechdicke eingesetzt. Um das Festigkeitspotential der gegenwärtig meist nur als Flacherzeugnis erhältlichen Halbzeuge optimal ausnutzen zu können, ist die Fügetechnik bei der Herstellung der komplexen Tragstrukturen von besonderer Bedeutung. Obwohl in den letzten Jahren merkliche Fortschritte seitens der Grund- und Zusatzwerkstoffe erzielt wurden, stoßen konventionelle Schweißverfahren, wie bspw. das MSG-Schweißen, noch immer an Grenzen hinsichtlich der statischen sowie zyklischen Eigenschaften der Fügeverbindungen. Daher werden Schweißnähte in höchstbeanspruchten Bereichen, bspw. in der zugbeanspruchten Zone eines Teleskopauslegers, aus Sicherheits- und Festigkeitsgründen bisher gemieden. Das Bestreben der Industrie ist es nun, die Vorteile moderner Fügeverfahren, wie das Laserstrahlschweißen bzw. dessen Verfahrensvariationen, nutzbar zu machen und zunehmend in die Fertigungspraxis zu integrieren. Die vorgestellten Untersuchungen befassen sich mit der Charakterisierung von Laserstrahlschweißverbindungen ohne Schweißzusatz an stumpfgestoßenen Blechen aus S1300QL mit einer Dicke von 8 mm. Der Fokus liegt auf repräsentativen Großbauteilen, die in Anlehnung an den Teleskopauslegerbau gewählt wurden. Die Versuchskörper spiegeln die komplette Fertigungshistorie, vom Zuschnitt der Blechhalbzeuge, der Schweißkantenvorbereitung und einer Quernahtschweißung, über die Kaltumformung der gefügten Blechabschnitte zu Halbschalen bis hin zu deren Längsnahtschweißung wider. Hierbei wurde erstmalig eine kaltumgeformte, laserstrahlgeschweißte Stumpfnaht im höchstbeanspruchten Bereich eines Teleskopauslegersegments unter den Gesichtspunkten der Betriebsfestigkeit untersucht. Die Ergebnisse dieser Großbauteilversuche werden vorgestellt, in Korrelation zu Kleinbauteilversuchen gesetzt und Empfehlungen für eine betriebsfeste Bemessung dieser Fügeverbindungen abgeleitet. Zudem wird die Charakterisierung der Schweißverbindungen durch repräsentative Schliffe und Härteverläufe sowie quasi-statische Querzugversuche ergänzt. |