2. Struktur und Profillinien - ifw Jena

7. Ausgewählte Forschungs- und
Entwicklungsergebnisse
7.8
Innovative Konstrutionen
im Maschinen und
Brückenbau durch Anwendung
moderner
Stahlwerkstoffe
Bild 1:
Vergleich der Gefügestruktur eines
thermomechanisch gewalzten Feinkornbaustahles
mit einem allgemeinen
Baustahl
S 355 Ml S 355 J2G3
Korngrößenklasse:
10 DIN 50061 5 – 7 DIN 50061
Ansprechpartner:
Dr.-Ing. H. Heinemann
Email: hheinemann@ifw-jena.de
Projektträger:
TMWFK
Förder-Nr.: B 409- 01001
Projektpartner:
Schachtbau Nordhausen GmbH, Dipl.-
Ing. B. Senk;
Bauhaus-Universität Weimar,
Institut für Konstruktiven Ingenieurbau,
Prof. Dr.-Ing. habil. Werner;
Institut für Strukturmechanik,
Prof. Dr.-Ing. Vormwald;
Materialforschungs- und Prüfanstalt
Weimar,
Prof. Dr.-Ing. Bergmann
Aufgaben
Verbindungen zwischen modernen
hochfesten Feinkornbaustählen
nach DIN EN 10113 oder
EN 10137 und Stählen mit
Streckgrenzen bis 355 N/mm²
(normalfeste Stähle) werden in
der Praxis häufig ausgeführt.
Technologische Richtlinien für
deren Ausführungen bzw. Berechnungsvorschriften
für die
Dimensionierung existieren zur
Zeit nicht.
Die Verbindung hochfester
Stähle mit allgemeinen Baustählen
ermöglicht in vielen
Fällen optimierte Lösungen bei
kombinierten Beanspruchungen
wie Zug-Druck, Zug-Biegezug,
Torsion sowie mehrachsigen
Spannungs-zuständen mit unterschiedlichen
Lastkollektiven.
Der hochfeste Feinkornbaustahl
übernimmt dabei die Zug- bzw.
Biegezugbeanspruchung, während
der normalfeste Stahl die
Druck- bzw. Torsionsbeanspruchung
übernimmt bzw. für die
Aussteifung derartiger Konstruktionen
eingesetzt wird.
Das Spannungsfeld, welches
sich in derartigen Schweißkonstruktionen
ausbildet, wird
durch das unterschiedliche
Verformungsverhalten beider
Stähle geprägt.
Untersucht wurde das Verhalten
verschiedener Nahtformen
aus S 355 ML bzw. S 460 ML
mit vergüteten Feinkornstählen
S690QL, S960QL und
S1100QL geschweißt mit dem
MAG- Verfahren.
Eingesetzt wurden Zusatzwerkstoffe
nach EN 440 und EN
12534 mit Streckgrenzen zwischen
460 N/mm² und 960
N/mm².
Die mechanisch- technologischen
Prüfungen wurden im
IFW Jena, die Dauerfestigkeitsprüfungen
nach Wöhler an
der Materialforschungs- und
Prüfanstalt Weimar vorgenommen.
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Bild 2:
Zugversuch am Kreuzstoß S355ML
(durchgehend) mit S690QL (aufgesetzt)Zusatzwerkstoff
G3Ni1 EN440
Zäher Bruch im hochfesten Grundwerkstoff
S 690QL bei plastischer Verformung
des Schweißgutes
Bild 3:
Typischer Härteverlauf einer Kehlnaht
mit hochfestem und normalfestem
Grundwerkstoff
Ergebnisse
Das Thema wird Ende März
2003 abgeschlossen. Die Ergebnisse
zeigen bereits zum
gegenwärtigen Zeitpunkt daß
durch Einsatz höherfester Zusatzwerkstoffe
ein verringertem
Kehlnahtmaß eingesetzt werden
kann.
Optimierte Schweißtechnologien
ermöglichen hohe Festigkeits-
und Zähigkeitswerte bei
einlagigen Kehlnähten.
Im Maschinen- und Brückenbau
werden durch die Anwendung
der Ergebnisse bedeutende
Einsparungen an Gewicht und
Schweißnahtvolumina erzielt.
Anwendung
Die Ergebnisse des Themas
werden in Maschinen und Anlagen
der Tiefbohrgerätetechnik
und des Stahlbrückenbaus umgesetzt.