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1 Einleitung
Schweißverbindungen weisen allgemein eine wesentlich niedrigere Schwingfestigkeit im Vergleich
zum jeweiligen Grundwerkstoff auf [1]–[4]. Ursache hierfür ist u.a. die durch die Schweißnahtgeometrie
bedingte Kerbwirkung. Darüber hinaus reduzieren aber auch der sich in der Schweißnahtzone
ändernde Werkstoff- bzw. Gefügezustand (metallurgische Kerbwirkung) und vorliegende Zugeigenspannungen
am anrisskritischen Ort die Schwingbeanspruchbarkeit von Schweißverbindungen.
In den letzten Jahrzehnten erfolgte die Entwicklung eine Vielzahl von mechanischen und thermischen
Schweißnahtnachbehandlungsverfahren zur Reduktion der Kerbwirkung in Schweißverbindungen
aus Stahl und Aluminium. Bei diesen Verfahren wird entweder das Schweißnahtprofil zur Reduzierung
der Kerbspannungen verbessert, das Schweißeigenspannungsfeld vorteilhaft modifiziert oder
eine Verfestigung der Randschicht durchgeführt [5]. Vor allem Verfahren der mechanischen Oberflächenbehandlung
haben sich mit Erfolg als robuste Prozesse der Nahtnachbehandlungen bewährt wie
z.B. Hämmerverfahren oder das Kugelstrahlen.
In den letzten Jahren hat das Hämmern mit hoher Frequenz (High Frequency Mechanical Impact bzw.
HFMI-Verfahren) große praktische Bedeutung erlangt. Dabei schlägt ein gehärteter zylindrischer Stift
mit runder Spitze mit hoher Geschwindigkeit bzw. Frequenz (> 90Hz) auf das Werkstück ein,
wodurch die Nahtkerbe geometrisch verändert und die Oberfläche verfestigt wird sowie hohe
Druckeigenspannungen induziert und Randschichtverfestigungen erreicht werden. Die Wirksamkeit
des hochfrequenten Hämmerns zur Steigerung der Lebensdauer bzw. Ermüdungsfestigkeit von
Schweißverbindungen und deren Anwendbarkeit ist inzwischen durch zahlreiche Untersuchungen
belegt worden (u.a. in [6]–[12]). Das gilt auch für die Reproduzierbarkeit dieser Nachbehandlungen
und wird u.a. durch die Aufnahme dieser Nachbehandlungsverfahren in die international anerkannten
IIW-Empfehlungen zur ermüdungsfesten Auslegung von Schweißverbindungen [1] und durch die
Herausgabe der speziellen IIW-Richtlinie zum Einsatz von Nachbehandlungsverfahren für die
Schwingfestigkeitserhöhung von Schweißkonstruktionen belegt [13]. Die Schwingfestigkeitserhöhung
durch Beschleifen von Nahtübergängen ist Bestandteil von Eurocode 3 und 9 [4], [14] sowie
der FKM-Richtlinie [3].
Grundsätzlich ist zur Notwendigkeit der Nachbehandlung von Schweißnähten festzustellen, dass einerseits
Schweißverbindungen häufig nur in bestimmten Bereichen entlang der Naht hochbeansprucht
sind. Andererseits erlauben die konstruktiven Randbedingungen (u.a. eingeschränkter Bauraum
z.B. im Fahrzeugbau) eine Verlagerung der Schweißnähte in geringer beanspruchte Konstruktionsbereiche
nur mit sehr hohem Aufwand bzw. Kosten oder dies ist sogar komplett ausgeschlossen.
Das betrifft u.a. geschweißte Konstruktionen des Maschinenbaus und Fahrzeugbaus, wo aus funktionellen
Gründen Schweißverbindungen in hochbeanspruchten Bereichen nicht vermieden werden
können, wie z.B. der Anschluss von Antriebs- und Bremssystemen an Fahrgestellrahmen. Durch die
effektive Nachbehandlung von Schweißnähten lassen sich in solchen Fällen nicht nur konstruktive
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