For spot-welded joints, the resistance to
mechanical stress depends on the local strength properties
and gradients in the weld area. The commonly used
methods for investigating the stress–strain behaviour across
the weld area are connected with a high level of sample
preparation and with considerable limitations in local resolution.
A promising method for determining locally
resolved stress–strain curves is the instrumented indentation
test in connection with the method of representative
stress and strain (RS) and the method of artificial neural
networks (NNs). The stress–strain properties of the weld
nugget and the base metal determined by these two methods
are compared and discussed, additionally in relation to
the stress–strain curves obtained from the tensile test. The
measured Vickers hardness across the weld area is compared
with the evaluated local stress–strain properties.
Three steels used in automobile manufacturing are investigated:
mild steel DC04 and two advanced high-strength
steels (TRIP steel HCT690T and martensitic steel HDT
1200M). The results of the two methods (RS and NN) show
good correspondence for the base metal area but some
significant differences for the weld nugget. Comparing the
data across the weld area, no evidence of the presence of
residual stress (which would influence the results) was
found.
Die lokalen Festigkeiten im Bereich einer Schweißverbindung sind maßgebend für deren Widerstandsfähigkeit gegenüber mechanischen Beanspruchungen. Im Gegensatz zu anderen präparationsaufwendigen Methoden, z. B. die Untersuchung von Mikro-Zugproben, liefert die instrumentierte Eindringprüfung mit deutlich geringerem Aufwand Verläufe von Festigkeiten mit sehr guter Ortsauflösung. Im Rahmen dieser Arbeit werden wahre Spannungs-Dehnungskurven aus zyklischen Eindringversuchen mittels Auswertungen auf der Basis repräsentativer Spannungen und Dehnungen und auf der Basis neuronaler Netze an Punktschweißverbindungen aus hochfesten Stählen, jeweils im Bereich des Grundwerkstoffs und der Schweißlinse, bestimmt. Die Ergebnisse werden exemplarisch für einen Stahltyp mit Ergebnissen von Zugversuchen am Grundwerkstoff und am thermisch behandelten Werkstoff mit Schweißgut ähnlicher Struktur verglichen und diskutiert.
Die lokalen Festigkeiten im Bereich einer Schweißverbindung sind maßgebend für deren Widerstandsfähigkeit gegenüber mechanischen Beanspruchungen. Im Gegensatz zu anderen präparationsaufwendigen Methoden, z. B. die Untersuchung von Mikro-Zugproben, liefert die instrumentierte Eindringprüfung mit deutlich geringerem Aufwand Verläufe von Festigkeiten mit sehr guter Ortsauflösung. Es werden wahre Spannungs-Dehnungs-Kurven aus zyklischen Eindringversuchen mittels Auswertungen auf der Basis repräsentativer Spannungen und Dehnungen und auf der Basis neuronaler Netze an Punktschweißverbindungen zweier hochfester Stähle, eines TRIP-Stahls und eines martensitischen Stahls, sowie eines weichen niedrig legierten Stahls bestimmt, jeweils im Bereich des Grundwerkstoffs und der Schweißlinse.
Vor allem in der Automobilindustrie wird das Widerstandpunktschweißen im großen Unfang zur Verbindung von Blechen im Karosseriebau verwendet. Durch den anhaltenden Trend zum Leichtbau und den immer höheren Anforderungen an die passive Sicherheit kommt es hier zu einem verstärkten Einsatz innovativer hochfester Stähle. Obwohl es sich beim Punktschweißen um ein lange erprobtes Verfahren handelt, das sich anhand der Prozessparameter und regelmäßiger zerstörender Prüfung überwachen lässt, ist durch diese Entwicklung die Suche nach geeigneten zerstörungsfreien Prüfverfahren wieder aktuell. Wegen der hohen Produktionsgeschwindigkeiten in der automatisierten Fertigung muss sich das Prüfverfahren für eine hundertprozentige Prüfung vollautomatisch mit der typischen Taktrate von etwa einem Hertz durchführen lassen.
In dieser Arbeit wird zuerst die prinzipielle Durchführbarkeit der thermografischen Prüfung von Punktschweißverbindungen an speziell präparierten Proben überprüft. Auf dieser Grundlage wird eine Serienuntersuchung an 75 Proben, die sich auf drei Gruppen von Schweißparametern aufteilen und neben optimal geschweißten Proben typische Fehlerbilder repräsentieren, eine Serienuntersuchung gezeigt. Hierzu wird eine Blitzlichtanregung in Transmissionsanordnung verwendet.
Es kann gezeigt werden, dass sich mit einer geeigneten Datenaufbereitung die einzelnen Gruppen sicher trennen lassen. Durch eine statistische Bewertung der Ergebnisse kann unter Verwendung eines angepassten Gütekriteriums die Trennschärfe noch deutlich erhöht werden.