Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Hybrider Einsatz von LTT-Schweißzusatzwerkstoffen zur Schwingfestigkeitsverbesserung hochfester Stahlbauteile

Hochfeste Feinkornbaustähle sind für KMU in den Bereichen Windenergie, Maschinen-, Automobil- und Stahlbau durch ihr enormes Leichtbaupotential sehr attraktiv. Für den wirtschaftlichen Einsatz ist die Ausnutzung des Festigkeitspotenzials entscheidend. Dazu muss insbesondere eine hohe Ermüdungsfestigkeit der höchstbelasteten Schweißnähte gewährleistet werden. Eine Steigerung der Schwingfestigkeit lässt sich durch eine Reihe etablierter, aber kosten- und zeitintensiver Nachbehandlungsverfahren erzielen. Eine für KMU vielversprechende Alternative ist der Einsatz sog. LTT-Schweißzusatzwerkstoffe (Low Transformation Temperature), deren Wirkung auf der Einbringung günstiger Druckeigenspannungen aufgrund der martensitischen Phasenumwandlung beruht. Gerade schwingbruchkritische Stellen profitieren so, da hier die Beanspruchungen gezielt minimiert werden. Eine nachträgliche Anbringung des LTT-Zusatzes als Reparaturmaßnahme stellt ein weiteres Anwendungsgebiet für KMU dar. Das Forschungsziel ist die Beurteilung der Wirksamkeit des LTT-Zusatzes zur Schwingfestigkeitssteigerung von Bauteilen mit hohem Praxisbezug. Die Schweißnähte werden dabei hybrid ausgeführt, wobei der LTT-Zusatz als Ergänzungslage aufgebracht wird. Somit wird bei korrekter Ausführung die Integrität der Schweißverbindung auch unter Berücksichtigung des LTT-Zusatzes sichergestellt. Hierzu müssen zwingend praxisnahe Bewertungskonzepte auf Basis eines Ermüdungsfestigkeitsnachweises und bruchmechanischen Methoden entwickelt und validiert werden. Dies erfolgt in Anlehnung an die für KMU bereits etablierten FKM-Richtlinien. Der Nutzen für KMU sind insbesondere die im Projekt erarbeiteten Auslegungs- und Gestaltungsrichtlinien zum gezielten Einsatz von LTT-Hybridnähten, die somit für Bauteilentwickler ein praxisnahes, attraktives Werkzeug zur Schwingfestigkeitssteigerung von hochbelasteten Schweißnähten darstellen. Diese werden für KMU leicht zugänglich u.a. in Form von DVS-Regelwerken veröffentlicht.