Beitrag zur Ermittlung vorrangig konstruktiver Einflussgrößen auf die Heißrissinitiierung an geschweißten Bauteilen

Die bisherigen Forschungsergebnisse ermoglichen, ungeachtet der Vielzahl existenter experimenteller und numerischer Ergebnisse, keine allgemeingultige Heisrisscharakterisierung und speziell Erstarrungsrisscharakterisierung. Ursachlich hierfur ist vor allem die Vielzahl von Einflussgrosen und damit die komplexe Interaktion dieser Mechanismen, die eine generelle Beschreibung des Heisrissphanomens erschwert. Die Heisrissentstehung und somit die Erstarrungsrissinitiierung werden durch die Interaktion von Schweisprozess, Metallurgie und Design beschrieben. Die Literaturrecherche zeigt, dass bei der Erstarrungsrisscharakterisierung der konstruktive Aspekt vielfach unterschatzt wird. Hierbei werden u. a. die bauteil- und fertigungsspezifischen Vorbeanspruchungen durch diverse Umformprozesse hinsichtlich der Ausfuhrung der Schweisnaht zu selten berucksichtigt. Ferner wird der Designeinfluss bei der Heisrissentstehung durch die eingeschrankte Ubertragbarkeit verschiedener Beanspruchungen auf den Labormasstab und somit auf die jeweiligen Heisrisstests limitiert. Daraus resultiert die Komplexitat bei dem Transfer der Ergebnisse zwischen Laborproben und Bauteilen sowie der grundsatzlichen Heisrisscharakterisierung. Diese Arbeit hatte das Ziel, unterschiedliche bei Bauteilschweisungen auftretende Bean-spruchungen im Labor abzubilden sowie die experimentelle Quantifizierung erstarrungs-risskritischer Grosen. Diesbezuglich wurden fremdbeanspruchte Heisrisstests unter An-wendung beruhrungsloser Messtechniken durchgefuhrt, um so den Schweisprozess hin-sichtlich verschiedener designspezifischer Einflussgrosen auf die Erstarrungsrissinitiierung bei hochlegierten Stahlen zu analysieren. Die Untersuchungen erfolgten an austenitischen (1.4828) und ferritischen (1.4509) Werkstoffen mit unterschiedlichen mechanischen und technologischen Eigenschaften. Zur Berucksichtigung der praxisrelevanten Beanspruchungen wurden die Proben mit verschiedenen Zug- und Biegebeanspruchungen teils vor und wahrend des WIG-Schweisprozesses beaufschlagt. Im Hinblick auf den jeweiligen Beanspruchungsfall erfolgten lokale und schweisnahtnahe Analysen erstarrungsrisskritischer Verschiebungen und Verschiebungsraten mit exakter Zeit- und Ortsauflosung. Zusatzlich wurden Fallanalysen an Bauteilen in industriellen Fertigungsprozessen durchgefuhrt, um besonders den gegenseitigen Einfluss von Design und Schweisprozess zu ermit-teln und zusatzlich die Ergebnisubertragbarkeit von Laborproben und Bauteilen aus dem Fertigungsprozess zu prufen. Die durchgefuhrten Untersuchungen ergeben wesentliche Erkenntnisse zur Vermeidung von Bauteilschaden durch Erstarrungsrisse. Es wurde der designspezifische Einfluss auf das Erstarrungsverhalten der Schweisnaht nachgewiesen und als Erstarrungsrisskriterium dargestellt. Die Arbeit beschreibt fur diverse Beanspruchungen die Mechanismen bei der Erstarrungsrissinitiierung. Ferner zeigen die Ergebnisse wesentliche erstarrungsrissspezifische Unterschiede zwischen Vorbeanspruchungen und Beanspruchungen wahrend des Schweisprozesses. Zudem erfolgte die Darstellung der Interaktion von Design und Schweisprozess, werkstoffspezifisch anhand in-situ detektierter Verschiebungswerte. Es wurde gezeigt, dass die ermittelten Messdaten von Bedeutung fur weiterfuhrende numerische Simulationen sind, insbesondere zur Validierung numerischer Modelle, die erstarrungsrisskritische Bauteildeformationen abbilden.