Inhomogenes Verformungsverhalten in Entfestigungszonen geschweißter hochfester Aluminiumlegierungen

• Antragsteller: Dr.-Ing. Thomas Nitschke-Pagel
• Fachliche Zuordnung: Metallurgische, thermische und thermomechanische Behandlung von Werkstoffen
• Förderung: Förderung von 2009 bis 2013
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 126176267

Verformungslokalisierungen an quasistatisch und zyklisch beanspruchten Schweißverbindungen sind von den lokalen Werkstoffeigenschaften, dem von den geometrischen Verhältnissen bestimmten Beanspruchungszustand sowie vom Eigenspannungszustand abhängig. Bei Verbindungen aus ausscheidungsgehärteten oder aus kaltverformten Aluminiumwerkstoffen, die durch die prozessbedingte Erwärmung beim Schweißen lokale Entfestigungen aufweisen, treten die geometrisch bedingten Verformungskonzentrationen in den Hintergrund. Stattdessen gewinnt die in der Entfestigungszone vorliegende Mikrostruktur an Bedeutung. Über den Einfluss dieser oft auch als sogenannte strukturelle Kerben bezeichneten Eigenschaft, die bei Schweißverbindungen aus hochfesten Aluminiumlegierungen das Versagensverhalten maßgeblich beeinflusst, ist bisher nur wenig bekannt. Kenntnisse über die von den Schweißbedingungen abhängigen lokalen mikrostrukturellen Gegebenheiten, dem daraus resultierenden Verformungsverhalten und dessen Einfluss auf das Versagen unter zügiger und unter zyklischer Beanspruchung sind für die Entwicklung von Lebensdauervorhersagemodellen ebenso wie für Berechnungen des Versagensverhaltens bei hohen Verformungsgeschwindigkeiten von elementarer Bedeutung und damit für die Anpassung von Schweißprozessen an die werkstofflichen Erfordernisse unumgänglich.Die in Schweißverbindungen auftretenden lokal inhomogenen elastischen und plastischen Verformungen sollen mittels geeigneter Methoden wie der Laserextensometrie, dem Objekt-rasterverfahren und der Thermographie erfasst werden. Dabei soll das lokale Verformungs-verhalten um schweißbedingte Ausscheidungen sowie der Auf- und Abbau von Eigenspannungen untersucht werden. Die Detektion lokaler Verformungskonzentrationen und deren Analyse werden begleitet durch Mikrobereichsanalysen und Untersuchungen schweißbedingter Veränderungen der Mikrostruktur. Hierbei sind das Ausscheidungsverhalten infolge der schweißbedingten Erwärmung und dessen Folgen für das Verformungsverhalten von besonderem Interesse. Damit soll die Deutung der Zusammenhänge zwischen inhomogenen Verformungen in Schweißnahtumgebungsgefügen, der Rissbildung und Rissausbreitung sowie deren Einfluss auf die Restlebensdauer ermöglicht werden. Auf der Grundlage der erarbeiteten Erkenntnisse sollen schließlich Optimierungen von Schweißprozessen bei wärmeempfindlichen Werkstoffen wie z.B. ausscheidungsgehärteten Al-Legierungen entwickelt werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Beteiligte Person: Professor Dr.-Ing. Klaus Dilger