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4 Experimentelle Datenbasis
4. Experimentelle Datenbasis
In diesem Kapitel erfolgen die Untersuchungen der Mikrostruktur und die Bestimmung der
mechanischen Eigenschaften von Hybridlaserschweißverbindungen von den Stählen in der
Festigkeitsklasse zwischen 350 und 860MPa. Die erzielten Ergebnisse dienen als experimentelle
Datenbasis für die numerischen Analysen des Gleit- und Spaltbruchverhaltens sowie für die
abschließende Sicherheitsbewertung von hybridlasergeschweißten Komponenten.
Im ersten Schritt werden anhand der lichtmikroskopischen Untersuchungen die einzelnen
Gefügebestandteile der Hybridlaserschweißverbindung analysiert, um die ersten Hinweise über die
Zähigkeitseigenschaften zu erhalten. Wie stark die Gefügeheterogenität innerhalb der einzelnen Zonen
der Schweißverbindung ausgeprägt ist, kann mittels der Härtemessungen an den Makroschliffen
veranschaulicht werden. Die Festigkeitseigenschaften mit den Fließkurven des Grundwerkstoffs und
des Schweißguts ergeben sich aus den Zugversuchen an den Rundzugproben. Die für die Modellierung
des Gleitbruchs erforderlichen Schädigungsparameter können aus den metallographischen Daten,
abgeschätzt werden. Die Daten beinhalten die Angaben über die Flächenanteile der Einschlüsse, der
Karbide und den Kleinstabstand zwischen den benachbarten Partikeln. Die experimentelle Datenbasis
wird mit der Durchführung von Kerbschlagbiegeversuchen zur Ermittlung von Zähigkeitseigenschaften
der HLSV abgeschlossen.
4.1 Untersuchte Hybrid-Laser-Schweißverbindungen
Die Hybrid-Laser-Schweißverbindungen werden an 2 Instituten hergestellt, Institut für Lasertechnik
(ILT) und FORCE Technology. In der Tabelle 6.5 sind alle gelieferten Stahlsorten und die
Blechdicken dargestellt. Insgesamt werden 3 Stahlsorten: S355, EH36 und höherfester RQT701 sowie
3 Blechdicken, 12, 15 und 20mm untersucht. Die Stahlsorten S355 und EH36 gehören zur niedrigeren
Festigkeitsklasse mit einer Streckgrenze von 350 und 460MPa. Der vergütete Baustahl RQT701 besitzt
die Streckgrenze zwischen 833 und 864MPa. Bei den Plattenabmessungen werden zwischen
Kleinplatten und Großplatten unterschieden. Die geschweißten Kleinplatten werden in 3 Größen
(Länge x Breite in mm) von 250x250 (ILT), 400x400 (FORCE) und 500x500 (ILT) geliefert. Aus den
Großplatten mit einer Länge von 2000 und der Breite von 500 mm, die der Schweißnahtlänge
entspricht, werden bauteilähnliche Großzugproben hergestellt.
Stahl
ILT FORCE ILT FORCE ILT FORCE
S355 12 x G3Si1 G3Si1
EH36
RQT701
Probendicke
[mm]
Kleinplatten
Großplatten Zusatzwerkstoffe
15 x x x x G3Si1 G3Si1
20 x x x G3Si1 G3Si1
15 x NiMoCr GMn4Ni1.5CrMo
20 x x x NiMoCr GMn4Ni1.5CrMo
Tabelle 4.1: Probenabmessungen und Werkstoffe
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