Schädigungsparameter für Laserstrahlschweißverbindungen unter zyklischen, mehraxialen Belastungen

Abstract

In der Automobil- und Luftfahrtbranche werden Laserstrahlschweißverbindungen häufig benutzt. Die Technologie erlaubt eine effektive Verbindung dünnwandiger Leichtbaukonstruktionen. Bei schneller Fertigung ermöglicht sie eine hohe Präzision bei gleichzeitig guter Nahtqualität und -festigkeit. In der Regel ist dabei die Richtung des Hauptspannungszustands über den Belastungszeitverlauf veränderlich. In Abhängigkeit von ihrer Duktilität reagieren Werkstoffe sehr unterschiedlich auf diese Art von Belastung. Das Festigkeitsverhalten von Schweißverbindungen wird dabei nicht immer von den konventionellen Festigkeitshypothesen, wie zum Beispiel v. Mises, Tresca oder der Normalspannungshypothese, treffend beschrieben. Eine rechnerische Lebensdauerabschätzung, mit den klassischen Hypothesen, führt teilweise zu falschen Ergebnissen. Deswegen wurde in den vergangenen 30 Jahren eine Vielzahl von Schädigungsparametern entwickelt. Hierbei wird meist zwischen „integralen“ / „empirischen“ Ansätzen und Hypothesen der „kritischen Schnittebene“ unterschieden. Diese Diplomarbeit untersucht, inwiefern eine der beiden Festigkeitshypothesen, die Schubspannungsintensitätshypothese (SIH) als integrale und die Hypothese von Gaier-Dannbauer als Schnittsebenenmethode, für die Schwingfestigkeitsbewertung, von dünnwandigen Laserstrahlgeschweißte Aluminiumlegierungen unter mehrachsigen Beanspruchungen, geeignet ist. Die untersuchten Schweißproben sind als Rohr-Rohr-Überlappverbindungen ausgeführt. Die Wandstärke Bereich der Füge ebene betragt für eine Geometrie variante t = 1,5mm und für die zweite variante t = 3mm. Es wurde jeweils Schweißproben aus der naturharten Aluminiumlegierung AlMg3,5Mn sowie aus dem aus häut bauen Werkstoff AlSi1MgMn untersucht.