Aufgrund seiner vielfaltigen Vorteile ist davon auszugehen, dass das robotergeführte Remote-Laserstrahlschweißen im Karosserierohbau zunehmend an Bedeutung gewinnen und in weiten Bereichen das Widerstandspunktschweißen ersetzten wird. Im Gegensatz zur im Laufe der Zeit entwickelten Bemessungspraxis widerstandspunktgeschweißter Karosseriebauteile sind bezüglich der Auslegung remotegeschweißter Verbindungen am Überlappstoß nahezu keine Erfahrungen vorhanden. Vor diesem Hintergrund wurde im Rahmen dieser Arbeit das Festigkeitsverhalten remotegeschweißter I-Nahtverbindungen am Überlappstoß anhand zahlreicher unter quasistatischer und dynamisch-zyklischer Belastung durchgeführter Versuchsreihen untersucht. Ziel war es, die maßgeblichen Einflussgrößen auf das Festigkeitsverhalten zu identifizieren, deren jeweiligen Einfluss zu quantifizieren und letztendlich die zur Auslegung dieser Verbindungen notwendigen Erkenntnisse, auch im Bezug auf das Festigkeitsverhalten entsprechender widerstandspunktgeschweißter Verbindungen, abzuleiten. Vor dem Hintergrund einer potentiellen Serienanwendung im Automobilbau orientierten sich die Untersuchungen bezüglich Stahlwerkstoffe, Blechdicken, Beschichtungen und Fertigungsparametern an den dort gestellten Anforderungen. Die Untersuchungen ergaben, dass die Festigkeitseigenschaften neben den durch konstruktive Vorgaben festgelegten Parametern Blechdicke und Grundwerkstoffgüte und der im Betrieb auf die Fügestelle einwirkenden Belastungsart und -Richtung vor allem durch die Schweißnahtlänge beeinflusst werden. Als Parameter, die die Festigkeitseigenschaften deutlich beeinflussen, und neben der Nahtlänge zur Optimierung zur Verfügung stehen, konnten die Anbindebreite, das Schweißnahtmuster und die Orientierung der Schweißnaht bezüglich der angreifenden Last identifiziert werden. Als Einflussgrößen, die in direkter Verbindung mit dem Schweißprozess stehen und ebenfalls Auswirkungen auf die Festigkeit der erzeugten Verbindung haben, wurden der Durchschweißgrad, das Fügespaltmaß und die Beschichtung der Fügepartner eingestuft. Die sowohl in absoluten Werten und Verlaufdiagrammen als auch durch gezogene Relativvergleiche vorgenommene Bewertung der identifizierten Einflussgrößen erlaubt es die Erkenntnisse zur Festigkeitsauslegung heranzuziehen. Darüber hinaus können diese bei der Entwicklung numerischer Auslegungsverfahren für beliebig gestaltete Laser-Schweißnähte als Grundlage dienen und zur Validierung herangezogen werden.
Conventional laser beam welding has already been used successfully for almost twenty years in the automobile industry. Robot-guided remote welding is a new process engineering development that was made possible in particular as a result of higher available beam powers as well as the improved beam quality of new solid state laser generations, such as the disc laser. Thanks to its large number of technological and economic advantages, this new process will become increasingly important and, in many cases, will replace resistance spot welding. Because of the decoupling of the beam guidance and the path movement of the weld ing robot and the resulting fast, flexible positioning of the beam, process times can be significantly reduced in robot-guided remote welding. This results in a considerable increase in the cost-effectiveness of laser beam welding. Beyond the opportunities presented by conventional laser beam welding, there are also technological advantages associated with this welding method. For example, almost any weld seam pattern, adapted to the load, can be created, positioned over the component independently of the path movement of the welding robot and, thanks to the targeted distribution of individual seams across the joint area, the strength properties of entire assemblies shaped in a way that meets all the relevant requirements. In addition, laser welding-capable constructional design of assemblies opens up further significant technological potential. In particular, this includes the gain in the strength and rigidity of the joint connections possible and the possibility of reducing weight by adjusting the component geometries. In contrast to the design practice for resistance spot welded body parts developed over the years, the level of knowledge on the design of laser welded components is still minimal. There is practically no information available on the strength characteristics of remote welded seams at the overlap joint with different seam patterns. Compared with conventional laser beam welded joints, the number of influencing variables on the strength characteristics is considerably higher here. In the few studies that have been done on the subject, usually only individual parameters were varied and the strength values compared with those for the spot welded joints.
Festigkeitsverhalten laserstrahlgeschweißter belastungsangepasster Stahlwerkstoffverbindungen
2014
185 Seiten, Bilder, Tabellen, 110 Quellen
Hochschulschrift
Deutsch
Überlappstoß , Widerstandspunktschweißen , Laserstrahlschweißen , Einflussgröße , Versuchsreihe , Blechdicke , Karosseriebauteil , Nahtverbindung , Schweißnaht , Festigkeitseigenschaft , numerisches Verfahren , Prozessentwicklung , verfügbare Leistung , Strahlqualität , Festkörperlaser , Stahlblech , mechanische Festigkeit , Karosseriemodul
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