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7. Sicherheitsbewertung von hybridlasergeschweißten Bauteilen
Wurzellage und der Grobkornzone (GKZ) zu finden sind. Die weichsten Phasen zwischen 220-320HV
enthalten die Feinkornzone (FKZ) und der mittlere Teil des SG. Aufgrund der schnellen Abkühlung in
der Decklage (Kehlnaht) während des Schweißvorganges entstehen die Werkstoffphasen niedriger
Zähigkeit mit den Härtewerten zwischen 320-360HV. Sowohl für die Platte als auch für das Rohr wird
der Werkstoff EH36-15 gewählt, der ferritisch-perlitisches Gefüge aufweist. Im SG der HLSV
dominiert das bainitische Gefüge mit hohem Anteil an FSP, wobei größere Bereiche des
martensitischen Gefüges in der Wurzellage und der GKZ mit Härtewerten >400HV vorzufinden sind.
Im Fall, dass die HLSV einen größeren Defekt enthält oder dass sich der Ermüdungsriss ausgehend von
dem Schweißnahtübergang in die GKZ ausbreitet, ist die Wahrscheinlichkeit eines
Spaltbruchversagens insbesondere bei tiefen Einsatztemperaturen der Erdbewegungsmaschine
aufgrund der vorliegenden Martensitanteile sehr hoch.
15.5 mm
Grundwerkstoff Schweißgut
Bild 7.13: HLSV des T-Stoßes mit dem zugehörigem Härteprofil und Mikrogefüge
Wie hoch diese Wahrscheinlichkeit bei einer bestimmten Biegebelastung und der Einsatztemperatur ist,
wird hier nicht bestimmt, da weder die Parameter des modifizierten Bereminmodells noch die
Tieflagezähigkeit der GKZ bekannt sind. Dagegen kann das duktile Bruchverhalten des T-Stoßes
analysiert werden, da sowohl für den GW als auch für das SG der HLSV die GTN-Parameter
vorliegen.
Mit Ausnutzung der Symmetrie wird nur die Hälfte der Verbindung modelliert, s. Bild 7.14. Außerdem
werden zur Vereinfachung des FE Modells und der Verringerung des Rechenaufwandes nur die
Werkstoffphasen GW und SG ohne WEZ berücksichtigt. Als Anfangsdefekt wird ein semi-elliptischer
Oberflächenriss in Umfangsrichtung am Schweißnahtübergang eingebracht. Die Risstiefe wird mit
a=1.4 (a/t=0.1) und 5mm (a/t=0.32) variiert, wobei die gewählte Rissbreite c=12.5mm für beide Tiefen
konstant gehalten wird. Die Geometrie des Rohrs ist durch den Außendurchmesser D=271mm und die
Wanddicke t=15.5mm gegeben. Das Rohr wird auf Biegung beansprucht, die durch die Verschiebung
des Rohrendes senkrecht zur Rohrachse eingeleitet wird. Somit resultiert das größte Biegemoment in
der Verbindung des Rohres mit der Platte.
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