Erweiterung des Nenn- und Strukturspannungskonzeptes für die Auslegung lasergeschweißter Antriebskomponenten

Vorhabenbeschreibung:

Die schweißtechnische Herstellung und ermüdungsfeste Auslegung von laserstrahlgeschweißten Antriebskomponenten sind besonders anspruchsvoll, da i.d.R. schwierig schweißbare Werkstoffe zum Einsatz kommen und die Verbindungen hohen schubspannungsdominierten zyklischen Beanspruchungen ausgesetzt sind. In der KMU-dominierten Zuliefererbranche wird ein einfaches und zuverlässiges Bemessungskonzept zur Bewertung der Schwingfestigkeit der Laserschweißverbindungen benötigt. Diese Anforderungen erfüllen üblicherweise das Nenn- und Strukturspannungskonzept, welche jedoch bei lasergeschweißten Rundnähten an ihre Grenzen stoßen, weil für die Prozesskonfigurationen differenzierte FAT-Klassen fehlen und die typischerweise inhomogenen Nahtbeanspruchungen nicht berücksichtigt werden können. Ziel des Forschungsantrages ist es daher, die Grenzen der Anwendbarkeit des Nenn- und Strukturspannungskonzeptes für laserstrahlgeschweißte Welle-Nabe-Verbindungen entsprechend der aktuellen Empfehlungen etablierter Regelwerke zu identifizieren und diese zu erweitern. Dazu erfolgt die Ermittlung geometrie- und prozessabhängiger Auslegungskennwerte (FAT-Werte) für schubbeanspruchte Laserschweißnähte mit einer praxisrelevanten Nahttiefe von 1,5…5 mm unter Berücksichtigung der Nahtkonfiguration (radial/axial), der Prozesskonfiguration (mit/ohne Zusatzwerkstoff) und des Einflusses praxistyp. Nahtfehler. Es werden dafür Schwingfestigkeitsversuche an Proben für die verschiedenen Nahtkonfigurationen durchgeführt und auf Basis der Ergebnisse, zusammen mit Realbauteil- und Literaturdaten, Bewertungskonzepte und Gestaltungsvorgaben entwickelt und gegenübergestellt. Diese Daten liefern die Grundlage für die Verbesserung der Wettbewerbsfähigkeit u. eine Erweiterung des Produkt- bzw. Dienstleistungsspektrums insb.von kmU. Der Ergebnistransfer wird durch den KMU-dominierten PA sichergestellt, der alle wesentlichen Bereiche von der Auslegung, der Schweiß- u. Messtechnik bis hin zum Getriebehersteller abdeckt.