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Untersuchungen zur Entstehung schweißbedingter Spannungen und Verformungen bei variablen Einspannbedingungen im Bauteilschweißversuch

  • In der Beurteilung der Schweißbarkeit für die Sicherheit und Zuverlässigkeit von Bauteilen fanden bisher die aus der Interaktion zwischen den Werkstoffen und der Konstruktion resultierenden thermomechanischen Belastungen während des Schweißens und der nachfolgenden Abkühlung unter konstruktiv bedingter Schrumpfbehinderung häufig nur wenig Beachtung. Gegenüber bisherigen Untersuchungen an Kleinproben wurden daher im Rahmen dieser Arbeit bauteilrelevante Schweißverbindungen unter realistischen Spannungsverteilungen geprüft. Diese Bauteilschweißversuche wurden in einer speziellen Großprüfanlage unter Variation der Schrumpfbehinderung, des Grund- und Zusatzwerkstoffes sowie der Streckenenergie durchgeführt. Dabei erweist sich das Konzept des Einspanngrades als geeignet, um die reale konstruktionsbedingte Schrumpfbehinderung auf die Versuchsanlage zu transferieren. Mittels online-Aufzeichnungen der Reaktionskräfte und -momente konnte gezeigt werden, wie sich diese EinzeleinflussgrößenIn der Beurteilung der Schweißbarkeit für die Sicherheit und Zuverlässigkeit von Bauteilen fanden bisher die aus der Interaktion zwischen den Werkstoffen und der Konstruktion resultierenden thermomechanischen Belastungen während des Schweißens und der nachfolgenden Abkühlung unter konstruktiv bedingter Schrumpfbehinderung häufig nur wenig Beachtung. Gegenüber bisherigen Untersuchungen an Kleinproben wurden daher im Rahmen dieser Arbeit bauteilrelevante Schweißverbindungen unter realistischen Spannungsverteilungen geprüft. Diese Bauteilschweißversuche wurden in einer speziellen Großprüfanlage unter Variation der Schrumpfbehinderung, des Grund- und Zusatzwerkstoffes sowie der Streckenenergie durchgeführt. Dabei erweist sich das Konzept des Einspanngrades als geeignet, um die reale konstruktionsbedingte Schrumpfbehinderung auf die Versuchsanlage zu transferieren. Mittels online-Aufzeichnungen der Reaktionskräfte und -momente konnte gezeigt werden, wie sich diese Einzeleinflussgrößen jeweils auf die Höhe und den Verlauf der Reaktionskräfte und -momente auswirken und welche Bedeutung sie für die Einschätzung des Belastungsniveaus in Form von Spannungen und Dehnungen in Bauteilen besitzen. Unter anderem stellte sich heraus, dass unter relativ geringen Einspanngraden eine unkritische Eigenbelastung des Bauteiles vorliegt, jedoch bei hoher Steifigkeit die thermomechanische Beanspruchung bis zum Riss führen kann. In dieser Arbeit wurde erstmalig die Wirkung der Festigkeit von Zusatzwerkstoffen auf die Spanungs-Dehnungsverteilung unter definierter Schrumpfbehinderung am Bauteil untersucht. Es zeigte sich, dass unabhängig vom Grundwerkstoff ein hochfester Schweißzusatz zu geringeren Reaktionskräften führt als beim Schweißen mit einem Schweißzusatz mit vergleichsweise niedrigerer Festigkeit. Weiterhin wurde der Dehnungsverlauf beim und nach dem Schweißen unter definierter Schrumpfbehinderung mittels Dehnungsmessstreifen und einem Wegmesssystem bestimmt. Abhängig vom Schweißnahtabstand und dem Einspanngrad traten charakteristische Verformungsverläufe auf. Anhand dieser Ergebnisse konnte eine bisher ungebräuchliche jedoch notwendige Aufteilung der Schweißung in Nah- und Fernfeld erfolgen. Mit der inkrementellen Bohrlochmethode wurden die Eigenspannungen im Nahtbereich unter Einspannung, nach dem Entlasten und nach dem Wiederbelasten auf das Niveau der ursprünglich wirkenden Reaktionskräfte der Proben ermittelt und mit röntgenografischen Werten verglichen. Der Zusammenhang zwischen Einspanngrad und den Nahteigenspannungen lässt sich durch einen einfachen funktonalen Ansatz beschreiben. Den Untersuchungen wurde aufgrund der auf diesem Gebiet vorliegenden sehr unzusammenhängenden Literatur ein detaillierter Kenntnisstand vorangestellt.zeige mehrzeige weniger

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Metadaten
Autor*innen:Thomas KannengießerORCiD
Dokumenttyp:Dissertation
Veröffentlichungsform:Verlagsliteratur
Sprache:Deutsch
Titel des übergeordneten Werkes (Deutsch):Schriftenreihe Fügetechnik Magdeburg
Jahr der Erstveröffentlichung:2000
Titel verleihende Institution:Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg
Verlag:Shaker
Verlagsort:Aachen
Ausgabe/Heft:2000,1
Erste Seite:1
Letzte Seite:235
ISSN:1616-7376
ISBN:3-8265-8008-7
Verfügbarkeit des Dokuments:Physisches Exemplar in der Bibliothek der BAM vorhanden ("Hardcopy Access")
Bibliotheksstandort:Nd 785
Datum der Freischaltung:20.02.2016
Jahr der Fertigstellung:2000
Referierte Publikation:Nein
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