Beschreibung
P 1232 – Laserstrahlschweißen der ultrahochfesten Stähle 22MnB5 und DP1000 – Generierungund Validierung von Materialkennwerten in Wärmeeinflusszonen (WEZ) für eine geschlossene Simulationskette von der Temperaturfeldsimulation der Fügetechnik bis zur Belastung
Ziel des Forschungsvorhabens ist es die Schließung der Simulationskette von der Fügetechnik- bis zur Crash-Simulation für ultrahochfeste Stähle (UHSS) zu ermöglichen. Es soll ein vertieftes Verständnis der schweißprozessbedingten, temperaturverlaufsabhängigen Veränderung der Materialeigenschaften in der Wärmeeinflusszone (WEZ) gewonnen und in Simulationsansätze überführt werden.
Dazu werden in Materialproben die beim Laserstrahlschweißen in den verschiedenen Bereichen der WEZ auftretenden Temperaturverläufe nachgebildet. Anschließend werden die mechanisch-technologische Eigenschaften dieser Bereiche ermittelt und für die Belastungssimulation im Finite Elemente (FEM) -Modell implementiert. Der so erarbeitete Simulationsansatz wird zunächst für Zugversuche und bauteilähnliche Geometrien angewendet und später für den Einsatz in der Gesamtfahrzeugsimulationen vereinfacht und exemplarisch an einem Bauteilkonzept umgesetzt. Angestrebte Ergebnisse sind die Korrelation von Aufheizgeschwindigkeit und Umwandlungstemperaturen sowie Bestimmung des Einflusses auf die Gefügeausbildung, die Generierung von temperaturverlaufsabhängigen mechanischtechnologischen Eigenschaften in der WEZ von Laserstrahlschweißnähten und die Ermittlung des nötigen Detaillierungsgrades der im FEM-Modell abgebildeten Fügezone zur Verbesserung von Crashsimulationsergebnissen.
Die Ergebnisse können kurzfristig in FEM-Modellen implementiert und wirtschaftlich genutzt werden. Dies ermöglicht Simulationsdienstleistern ihr Portfolio um einen wertvollen Arbeitsbereich zu erweitern. Für Hersteller und Verarbeiter von UHSS Komponenten kann durch die bessere Vorhersage des Belastungsverhaltens ultrahochfester Stähle neues Leichtbaupotential erschlossen und die Kosten für aufwändige Versuche und Prototypen gesenkt werden. Weiterhin ergibt sich für werkstofftechnische Unternehmen die Möglichkeit, eine Methodik zu adaptieren, die ihnen ein neues Feld zur Generierung von Werkstoffdaten eröffnet.
Veröffentlichung:
2020
Autoren:
Prof. Dr.-Ing. U. Reisgen, Prof. Dr. St. Eckstein
