Untersuchungen zur Schwingfestigkeit strahlgeschweißter Verbindungen unter Berücksichtigung der Schweißnahtqualität und der resultierenden Nahteigenschaften

Vorhabenbeschreibung:

Moderne Strahlschweißverfahren ermöglichen aufgrund erhöhter Strahlqualität eine verbesserte Nahtqualität, bei der insbesondere geometrische Merkmale wie der bei einseitiger Schweißung unvermeidbare Wurzeldurchhang besser kontrolliert und gestaltet werden können. Es ist zu erwarten, daß solche Verbindungen gegenüber herkömmlichen Schweißungen deutlich verbesserte Schwingfestigkeiten aufweisen können, weil die von der Geometrie abhängige Kerbwirkung deutlich reduziert wird. Trotz vielfältiger zurückliegender Untersuchungen ist im internationalen Regelwerk keine Verankerung von Schwingfestigkeitsklassen für die Dimensionierung vorgesehen, die den Merkmalen moderner Strahlschweißverfahren gerecht werden. Strahlschweißverbindungen werden unabhängig von Ihrem Potential wie herkömmlich geschweißte Verbindungen eingestuft (Eurocode, IIW-recommendations for fatigue design). Das Vorhaben sieht vor, die Möglichkeiten moderner Strahlquellen zur Geometrie- und Fehlermerkmalskontrolle zu nutzen, um die Voraussetzungen für verfahrensgerechte Einstufungen in Schwingfestigkeitsklassen anhand verfahrensspezifischer Qualitätsmerkmale schaffen zu können. Hierzu ist bei unterschiedlichen Blechdicken und Werkstoffen die Variation der Nahtgüte vorgesehen. Eine Klassifizierung der Fehlermerkmale und die Zuordnung zu Schwingfestigkeitswerten (FAT-Klassen) erfolgt anhand der systematischen Erfassung aller Nahtmerkmale und –eigenschaften sowie anhand systematischer Schwingfestigkeitsversuche. Untersuchte Qualitätsmerkmale sind fokusabhängige decklagen- und wurzelseitige Nahtgeometrie, Nahtbreite, Kantenversatz und Winkelverzug. Ein üblicher Baustahl und ein hochfester Vergütungsstahl werden im Blechdickenbereich von 3…15 mm im laser- bzw. elektronenstrahlgeschweißten Zustand betrachtet. Es wird erwartet, daß die bessere FAT-Klasseneinstufung zu einer verstärkten Anwendung von Strahlschweißverfahren für schwingbeanspruchte Schweißkonstruktionen erheblich beitragen kann.