P 927 – Untersuchung von Ausgangsdefekten und Unregelmäßigkeiten und deren Schädigungsrelevanz in zyklisch beanspruchten Schweißverbindungen (Teilprojekt 1 – Cluster IBESS)

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ISBN: 978-3-96780-127-9 Artikelnummer: ad6b7f8c23d6 Kategorien: ,

Beschreibung

P 927 – Untersuchung von Ausgangsdefekten undUnregelmäßigkeiten und deren Schädigungsrelevanz in zyklisch beanspruchten Schweißverbindungen(Teilprojekt 1 – Cluster IBESS)

Das Forschungsvorhaben 17521 N war Teil des Forschungsclusters IBESS (Teilprojekt A1), Im Rahmen von IBESS sollte ein analytisches, bruchmechanisches Modell zur Ermittlung der Schwingfestigkeit von Schweißverbindungen erarbeitet werden. Eine bruchmechanische Analyse setzt einen Ausgangsriss voraus. In Schweißverbindungen liegen Risse nicht immer unmittelbar vor, sondern können beispielsweise ausgehend von scharfkantigen inneren Unregelmäßigkeiten initiiert werden. Imperfektionen, die zu einer Rissinitiierung führen, werden als Ausgangsdefekte bezeichnet.
Schwerpunkte des Teilprojekts A1 waren die systematische Erfassung und Quantifizierung von auftretenden Unregelmäßigkeiten und Ausgangsdefekten sowie deren Verteilung in Schweißverbindungen. Die Unregelmäßigkeiten wurden durch metallografische Schliffe ermittelt. Ausgangsdefekte sollten anhand von Bruchflächenuntersuchungen aufgedeckt werden. Daraus sollten Ausgangsrisskonfigurationen als Eingangsgröße für ein bruchmechanisches Konzept abgeleitet werden. Des Weiteren wurden Werkstoffkennwerte ermittelt und Schwingversuche durchgeführt. Mit den ermittelten Werkstoffkennwerten, den festgelegten Ausgangsdefekten sowie dem in Teilprojekt A3 entwickelten analytischen Modell zur bruchmechanischen Abschätzung der Schwingfestigkeit, wurden Sensitivitätsanalysen durchgeführt, um die Empfindlichkeit von Eingangsgrößen zu ermitteln.
Bei den fraktografischen Untersuchungen konnten für die meisten Schweißproben, trotz der Untersuchungen im Rasterelektronenmikroskop (REM), keine Einschlüsse als Ausgangsdefekte detektiert werden. Aus diesem Grund wurde ein Modell entwickelt, mit dem mittels zyklischer R-Kurve eine  Untergrenze der Ausgangsrissgröße ermittelt werden kann.
Aus den Sensitivitätsanalysen mit dem IBESS-Modell konnte ermittelt werden, dass Sekundärkerben (Rauheit, Einbrandkerben), große Nahtübergangsradien und Nahtöffnungswinkel einen besonders großen Einfluss auf die Lebensdauer haben. Mit den Ergebnissen aus diesem Teilprojekt und insbesondere dem Forschungscluster sollen die Werkstoffausnutzung gesteigert, Ressourcen geschont und somit Kosten und CO2 Ausstoß reduziert werden können

Veröffentlichung:
2016

Autoren:
Prof. Oechsner