|
5647 |
|
Tuesday, September 26, 2017, Saal M 10:00 AM Offshore |
|
Alternative thermische Fügekonzepte zur Reduktion der Kerbwirkung bei stahlbaulichen Anwendungen |
|
Andreas Gericke* / Fraunhofer-Institut für Großstrukturen in der Produktionstechnik IGP, Deutschland Ralf Glienke / Fraunhofer AGP, Deutschland Filip Wegener/ Fraunhofer AGP, Deutschland Benjamin Ripsch/ Universität Rostock, Deutschland Knuth-Micheal Henkel/ Universität Rostock, LS Fügetechnik, Deutschland |
|
Da verstärkt zyklisch belastete stahlbauliche Konstruktionen im Sinne des Leichtbaus auszuführen sind, nimmt die Bedeutung der Schwingfestigkeit bei der Bemessung und in der Betriebsphase drastisch zu. Somit stehen der Einsatz hochfester Werkstoffe, eine effiziente Fertigung sowie die Schonung von Ressourcen und eine gesteigerte konstruktive Funktionalität zukünftig im Vordergrund. Dies betrifft neben dem gewöhnlichen Stahlbau auch andere Branchen, die sich mit der Fertigung zyklisch beanspruchter Produkte beschäftigen. Dazu zählen beispielsweise Hersteller von Türmen für Windenergieanlagen sowie der Kran-, Anlagen- und Schiffbau. Während im Rahmen der schweißtechnischen Fertigung dieser Konstruktionen die Beanspruchbarkeit unter vorwiegend ruhender Belastung in der Regel problemlos dargestellt werden kann, müssen neue Fügekonzepte für zyklisch hoch beanspruchte Bereiche dieser Bauteile entwickelt und untersucht werden. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, wurde das Metall-Inertgas-Löten (MIG-Löten) mit Kupferbasislot sowie das Bolzenschweißen mit magnetisch beeinflusstem Lichtbogen als alternative thermische Fügemethoden auf ihre Eignung zur Schwingfestigkeitserhöhung untersucht. Dabei stand der Anwendungsfall nicht primär tragender bzw. vorwiegend ruhend beanspruchter Anbauteile (z.B. Kabelhalter, Regenrinnen, Buchsen in Türmen für Windenergieanlagen, Dopplungen im Schiffbau), welche an zyklisch beanspruchten Konstruktionen angeschweißt sind und damit eine besonders ungünstige Kerbwirkung verursachen, im Vordergrund. Es wurden häufig auftretende Schweißdetails an Anbauteilen identifiziert (mittels Kehlnaht verschweißte Bolzen bzw. Buchsen) und durch konventionelle sowie o.g. alternative thermische Fügeverfahren hergestellt. Neben quasistatischen Versuchen wurden vergleichende Wöhlerlinien im Horizontenverfahren unter Zugschwellbelastung (R = 0,1) angefertigt, konform zum Eurocode ausgewertet und anschließend die Verbindungsdetails entsprechenden Kerbfallklassen (FAT) zugeordnet. Dabei konnten gravierende Unterschiede der Schwingfestigkeit bei den untersuchten Fügemethoden ermittelt werden. Die technologische Diskussion der Ergebnisse erfolgt anhand metallografischer, numerischer und mechanisch-technologischer Methoden (u.a. Eigenspannungsmessung). Es wird die Schwingfestigkeit an zyklisch beanspruchten Bolzenschweißungen und -lötungen dargestellt. Im Rahmen einer Überführung der vielversprechenden Ergebnisse in die Praxis wird abschließend die Implementierbarkeit in aktuelle und relevante Regelwerke diskutiert sowie das fertigungstechnische Einsparpotential für ausgewählte Anwendungsfälle abgeschätzt. |