Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

TRuST - Tragfähigkeitsnachweis von Strahlschweißverbindungen aus Vergütungsstählen unter Berücksichtigung von hohen Härten und Gefügeveränderungen

Strahlschweißverfahren werden zunehmend für die Verarbeitung von Vergütungsstählen eingesetzt. Hierfür ist vor allem der lokal konzentrierte, geringe Wärmeeintrag verantwortlich. Dieser führt zu geringen Verzügen und bietet somit die Möglichkeit, endkonturnah zu arbeiten. Der geringe Wärmeeintrag führt allerdings auch zu hohen Aufheiz- und Abkühlraten. Diese führen aufgrund der Legierungszusammensetzung der Vergütungsstähle zu vergleichsweise hohen Härten in den Schweißnähten und der Wärmeeinflusszone, auch wenn beim Schweißen vor- und/ oder nachgewärmt wird. Die aufgehärteten Bereiche sind bei Strahlschweißverbindungen allerdings räumlich stark begrenzt. Es stellt sich daher die Frage, welche Härten in diesen schmalen Zonen noch akzeptabel sind und wo eine Grenze liegt, oberhalb derer Schweißnähte aufgrund der zunehmenden Sprödbruchgefahr eine Schwachstelle darstellen.

Die Bewertung der Sprödbruchgefahr stellt insbesondere für kmU eine hohe Herausforderung dar, da die kmU Strahlschweißverfahren häufig in der Auftragsfertigung einsetzen und unterschiedlichste Bauteile fertigen. Der üblicherweise anzuwendende experimentelle und/oder bruchmechanische Nachweis der Sprödbruchsicherheit stellt hierbei aufgrund des hohen zeitlichen und monetären Aufwands ein wesentliches Anwendungshemmnis dar. Daher erfolgen häufig Wärmebehandlungen zur Reduzierung von Aufhärtungen, obwohl Hinweise auf eine Stützwirkung weicher angrenzenden Werkstoffbereiche existieren. Das Ziel des Vorhabens ist die Ermittlung und Festlegung maximal tolerierbarer Härtewerte für stahlgeschweißte Vergütungsstähle, bei denen die Gefahr eines spröden Versagens auszuschließen ist. Dies wird mit Hilfe eines bruchmechanischen Konzeptes realisiert, welches sich an die Vorgehensweise zur Erstellung der Empfehlungen im Teil 1-10 des Eurocodes 3 anlehnt. Angestrebtes Resultat ist eine Empfehlungstabelle, welche von kmU genutzt werden kann, ohne selbst bruchmechanische Konzepte anwenden zu müssen.