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Dieses Versagensverhalten wies die Mehrheit der Proben auf. Aus diesem Grund besaßen die Kontaktierungen mit der Schweißnahttrajektorie 3 im Mittel die größte Schwingfestigkeit auf dem 115-N-Lasthorizont. Für diese Art der Kontaktierung sollten in Zukunft zusätzlich auf einem niedrigeren Lastniveau Dauerschwingversuche durchgeführt werden. Bild 7. Beispielhafte Probe für die (a) Versagensart I und (b) Versagensart II mit der Schweißnahttrajektorie 4 sowie die Kennzeichnung der Risse sowie möglicher Positionierungsfehler bei den Schweißnähten Δyyyy RRRRRRRRRRRRRRRR,1 und Δyyyy RRRRRRRRRRRRRRRR,2 Bild 8. Beispielhaftes Versagensverhalten für die Proben mit der Schweißnahttrajektorie 2 für (a) kleine und (b) große Schwingspielzahlen bei einem Probenausfall sowie die Kennzeichnung der Risse Bild 9. Beispielhaftes Versagensverhalten für die Proben mit der Schweißnahttrajektorie 3 für (a) kleine und (b) große Schwingspielzahlen bei einem Probenausfall sowie die Kennzeichnung der Risse Bei der Kontaktierung mit der Schweißnahttrajektorie 5 wurde der Einfluss der unterschiedlichen Abstände von der Schweißnaht bis zum Rand des Zellgehäuses auf die Rissausbreitung untersucht. Die Schädigung der Kontaktierung war nur von der Schweißnaht 1 abhängig (Bild 10). An dieser Schweißnaht kam es an der Seite, die näher an dem Rand des Zellgehäuses war, zur Initiierung von Riss 1. Aufgrund dieses geringeren Abstandes zum Rand des Zellgehäuses bewegte sich der Riss zunächst in x-Richtung, bevor er zum Rand des Zellverbinders fortschritt. 10 DVS 389
Bild 10. Beispielhaftes Versagensverhalten der Proben mit der Schweißnahttrajektorie 5 und Kennzeichnung der nicht mittigen Anordnung der Schweißnähte in y-Richtung auf dem Zellgehäuse sowie möglicher Positionierungsfehler bei den Schweißnähten Δyyyy RRRRRRRRRRRRRRRR,1 und Δyyyy RRRRRRRRRRRRRRRR,2 8 Zusammenfassung und Ausblick Im Rahmen dieser Untersuchung wurde das Ermüdungsverhalten der mittels Laserstrahlschweißen hergestellten Kontaktierung einer Batteriezelle auf ausgewählten Lasthorizonten im Zeitfestigkeitsbereich betrachtet. Es wurden Kupfer-Zellverbinder mit Hilumin-Zellgehäusen verschweißt. Die Kontaktierung mit einer kreisförmigen Schweißnahttrajektorie diente als Referenz zur Festlegung der Lasthorizonte. Des Weiteren wurde mit diesen Versuchen ein Ausfallkriterium bestimmt. Dieses wurde als sprungartiger Anstieg des elektrischen Widerstands definiert, der mit Hilfe der Vier-Leiter-Messung ermittelt wurde. Innerhalb der Lasthorizonte wurden Kontaktierungen mit vier weiteren Schweißnahttrajektorien analysiert. Die Schwingfestigkeit der Referenz-Kontaktierung konnte mit zwei ähnlichen Schweißnahttrajektorien verbessert werden. Zusätzlich wurde der Einfluss der Streckenenergie beim Laserstrahlschweißen zur Herstellung der Kontaktierung mit einer kreisförmigen Schweißnaht hinsichtlich der Schwingfestigkeit untersucht. Aus den Versuchsreihen konnten zwei Versagensarten identifiziert werden, die einen deutlichen Einfluss auf die ertragbaren Schwingspielzahlen hatten. Aufgrund der Verwendung unterschiedlicher Schweißparameter bei der Herstellung der Kontaktierung variiert die Nahtgeometrie der erstarrten Schmelze. In weiteren Versuchen sollte untersucht werden, ob die Nahtgeometire als Werkstoffkerbe einen Einfluss auf das Risswachstum und somit auf die Versagensart hat. Dafür sollten Aufnahmen mittels Computertomograph und Schliffe verwendet werden. Außerdem sind die Kontaktierungen mit den Schweißnahttrajektorien, die mit einer Kraftamplitude von 100 N bzw. 115 N angeregt wurden, zusätzlich auf niedrigen Lasthorizonten zu prüfen. Schrifttum [1] Korthauer, R. (Hrsg.): Handbuch Lithium-Ionen-Batterien. Berlin: Springer 2013. ISBN: 978-3-642-30653- 2. [2] Radaj, D.: Ermüdungsfestigkeit Grundlagen für Leichtbau, Maschinen- und Stahlbau. 2. Aufl. Berlin: Springer 1996. ISBN: 978-3-662-07107-6. [3] DIN 50100, Teil 12: Schwingfestigkeitsversuch – Durchführung und Auswertung von zyklischen Versuchen mit konstanter Lastamplitude für metallische Werkstoffproben und Bauteile. Berlin: Beuth 2016. [4] Martin, A.; Hinkelmann, K.; Esderts, A.: Zur Auswertung von Schwingfestigkeitsversuchen im Zeitfestigkeitsbereich. Materials Testing (2011) 53, S. 513 – 521. [5] Rossow, E.: Eine einfache Rechenschiebernäherung an die den normal scores entsprechenden Prozentpunkte. Z. wirtsch. Fertigung (1964) 59, S. 596 – 597. [6] Haibach, E.: Betriebsfestigkeit, Verfahren und Daten zur Bauteilberechnung. 3. Aufl. Berlin: Springer 2006. ISBN: 978-3-540-29363-7. [7] Ohm, G. S.: Die galvanische Kette, mathematisch bearbeitet 1. Aufl. Berlin: Riemann 1827. ISBN: 978-3- 3260-0525-6. [8] Plaßmann, W.; Schulz, D. (Hrsg.): Handbuch Elektrotechnik. 6. Aufl. Wiesbaden: Springer Vieweg 2013. ISBN: 978-3-8348-2071-6 (IEEE Series on Systems Science and Engineering 11). [9] Ashcroft, N. W.; Mermin, N. D.: Solid State Physics. Philadelphia: Saunders College 1976. ISBN: 0-03- 083993-9. DVS 389 11
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