Diese Arbeit entstand im Rahmen verschiedener von der Bayerischen Forschungsstiftung geförderten Projekte und weiterführenden Forschungsaufträgen in Zusammenarbeit mit der AUDI AG, Ingolstadt. Zielsetzung war die Untersuchung von werkstofftechnischen Aspekten beim Laserstrahlschweißen von Aluminiumwerkstoffen für den Fahrzeugbau. Um dieses Ziel zu erreichen, wurden die Eigenschaften der verwendeten Aluminiumwerkstoffe hinsichtlich statischer, schwingender bzw. zügiger Belastung untersucht und mit den werkstoffkundlichen Gefügemerkmalen korreliert. Dies führte zu dem Ergebnis, daß das (Begleit-) Legierungselement Eisen maßgeblich für die Ausbildung der Hochtemperaturversprödung bzw. Korngrenzenanschmelzungen bei der Legierung AA6016 ist und somit einen negativen Einfluß auf die schweißtechnische Verarbeitung der Legierung hat. Weiterhin erfolgte der mechanisch-technologische Vergleich des MIG- und Laserstrahlschweißens. Der durchgeführte Fertigungsnachweis zeigte, daß die Laserstrahlschweißungen im Vergleich zu den MIG-Schweißnähten eine um den Faktor 2 bessere Schwingfestigkeit bei wesentlich günstigeren Kennwerten unter zügiger ('crashähnlicher') Belastung aufweisen. In diesem Zusammenhang konnte gezeigt werden, daß bei der konservativen Lebensdauerauslegung einer MIG-geschweißten Konstruktion sinnvollerweise die Schweißnaht unter der Maßgabe eines durch Betriebsbeanspruchungen rißbehafteten Bauteils auszulegen ist. Mittels Einsatz von kornfeinenden Legierungselementen beim Laserstrahl-Pulver-Schweißen läßt sich die Heißrißbildung beim Schweißen in Blechrandlage unterdrücken, jedoch bestehen noch Defizite in der theoretischen Beschreibung des werkstoffübergreifenden Problemfelds der Heißrißbildung, was erst durch Kopplung der (Makro-) FEM-Simulation mit der analytischen (Mikro-) Erstarrungssimulation lösbar scheint. Durch die Qualifizierung der laserstrahlgeschweißten Kehlnaht am Flanschanfang wurde ein in den mechanischen und prozeßtechnischen Eigenschaften überlegener Ersatz für die heißrißgefährdete Fügegeometrie I-Naht am Überlappstoß für den Einsatz im Fahrzeubau erarbeitet. Bei Einsatz von anforderungsgerechten Schweißzusatzwerkstoffen ist die grundsätzliche Eignung dieser Fügegeometrie für die schweißtechnische Herstellung von Aluminium-Karosserieteilen im Sichtbereich gegeben. Anwendungsbezogene Untersuchungen zum Laserstrahlschweißen eines Hohlformbauteils zeigten, daß mittels des Stahlwerkstoffs 1.4301 durchwegs ein besseres mechanisch-technologisches Eigenschaftsprofil im Vergleich zum Einsatz von Aluminiumwerkstoffen vorliegt. Schließlich konnte ein grundsätzlich flußmittelfreier Laserstrahlschweißlötprozeß, wie auch ein manuelles Schweißverfahren, für die Aluminium-Stahl-Mischbauweise entwickelt und bezüglich der prozeßtechnischen bzw. mechanisch-technologischen Eigenschaften charakterisiert werden.
Werkstofftechnische Aspekte des Laserstrahlschweißens von Aluminiumlegierungen für den Fahrzeugbau
Institut für Materialforschung - Bayreuth ; 8 ; 1-186
2001
186 Seiten, 102 Bilder, 10 Tabellen, 256 Quellen
Hochschulschrift
Deutsch
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