Festigkeitsabfall bei dünnwandigen, vakuumgelöteten Leichtbaukonstruktionen unter quasi-statischer und zyklischer Belastung

Vorhabenbeschreibung:

Durch ständig steigende gesellschaftliche und politische Forderungen zur Erreichung der Klimaziele gewinnen Leichtbaukonstruktionen ein hohes Maß an wirtschaftlich-technischer Bedeutung. Daher werden die Wandstärken von Bauteilen wie Bipolarplatten/Wärmetauschern stetig reduziert. Beim Hochtemperaturlöten dünnwandiger Leichtbauteile verursachen Lötnahterosion und Korngrenzendiffusion einen Abfall der quasi-statischen und dynamischen Bauteilfestigkeit. Die Reduktion der Bauteilfestigkeit ist umso größer, je kleiner die Wandstärke der zu lötenden Halbzeuge ist. In der industriellen Praxis werden Bauteile bei KMU zusätzlich bei unzureichender Lötung aus wirtschaftlichen Gründen nachgelötet. Diese Nachlötungen verstärken die Effekte Lötnahterosion und Korngrenzendiffusion und führen so zu einer weiteren Reduktion der Bauteilfestigkeit. Bis dato existieren keine systematischen Untersuchungen, die den quasi-statischen und dynamischen Festigkeitsabfall von Leichtbauteilen mit unterschiedlichen Blechstärken quantifizieren und die gleichzeitig Abhilfemaßnahmen zur Verringerung der Mechanismen Lötnahterosion und Korngrenzendiffusion liefern. Aus diesem Grund ist die Bestimmung des quasi-statischen und dynamischen Festigkeitsabfalls von gelöteten Leichtbaukonstruktionen mit unterschiedlichen Blechstärken ein Teilziel dieses Forschungsvorhabens. Das andere Teilziel ist die Erhöhung der Bauteilfestigkeit durch Reduktion der Lötnahterosion und Korngrenzendiffusion, die durch Zugabe von Mischkristallbildnern zu pastenförmigen Loten erreicht werden soll. Die Erkenntnisse dieses Forschungsvorhabens werden unter Berücksichtigung von Nachlötungen auf Demonstratorbauteile übertragen. Die Ergebnisse dieses Forschungsvorhabens werden in einem schnell in die Unternehmensabläufe integrierbaren, matrixförmigen Leitfaden zusammengefasst, der den Festigkeitsabfall bei unterschiedlichen Grundwerkstoff-Lot-Kombinationen quantifiziert.