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Tuesday, September 27, 2011, Saal D 12:15 PM Strahlverfahren |
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Beitrag zum Ermüdungsverhalten artfremd und artgleich geschweißter Laserschweißnähte |
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Michael Thaler* / Department Product Engineering
Chair of Mechanical Engineering, AUT Hubert Huemer / Magna Powertrain AG&Co, Österreich Michael Stoschka/ Lehrstuhl für Allgemeinen Maschinenbau, Österreich Wilfried Eichlseder/ Lehrstuhl für Allgemeinen Maschinenbau, Österreich |
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Die zunehmende Forderung nach Leichtbaudesign und Kostenreduktion im Fahrzeugbau bedingen ein Umdenken bei den bisher angewandten Fügeverfahren. Besonders die zunehmende Verfügbarkeit hoch brillanter Festkörperstrahlquellen beeinflusst den Einsatz von Lasern in der Fertigungstechnik wesentlich. Bisherige Ansätze zur Herstellung Laserstrahl geschweißter Nahtverbindungen beinhalteten oft den Einsatz teurer Nickel-Basis Zusatzwerkstoffe. Deren Einsatz in der Serienfertigung kann bei hohen Stückzahlen einen wesentlichen Beitrag zur Kostenstruktur geschweißter Bauteile beitragen. Eine aufwendige Vorarbeitung der Naht zur Zuführung des Zusatzwerkstoffs stellt einen weiteren Kostentreiber dar. Der vorliegende Beitrag widmet sich der bauteilgerechten Auslegung, sowie der betriebsfesten Charakterisierung von Laserschweißverbindungen die ohne Zusatzwerkstoff verschweißt werden. Typische Werkstoffe des Maschinenbaus werden hinsichtlich eines Zusatzwerkstoff freien Schweißprozesses bewertet. Die Auswirkungen veränderter Schweißnahtumgebungen werden betrachtet. Mit Hilfe numerischer Schweißsimulation sollen diese geänderten geometrischen Randbedingungen hinsichtlich Verzug und Spannungssituation bewertet werden. Die Auswirkungen auf die Spannungsevolution in Schweißnahtwurzel und Oberfläche werden untersucht. Besonders wird auch auf den kritischen, überschweißten Bereich einer radial geschweißten Verbindung Rücksicht genommen. Die Auswirkung dieses Bereichs auf die Schädigung der Schweißnaht unter dynamischer Belastung wird eruiert. Begleitende Eigenspannungs- und Härtemessungen sowie umfassende metallographische Analysen geben einen Beitrag um die lokalen Verhältnisse einzelner Schweißnahtzonen zu klären und dienen somit zur Verifikation von Simulation und Realversuchsergebnissen. Abschließend wird eine rechnerische Bewertung der Schweißverbindungen nach dem Kerbspannungskonzept mit einem fiktiven Ersatzradius von rref=0,05 mm zur Ableitung konservativer Empfehlungen durchgeführt. |