Nutzung von Potentialen höherfester Stähle durch Schweißprozessoptimierung und Entwicklung neuer lokaler Bemessungskonzepte

Vorhabenbeschreibung:

In allen bekannteren Bemessungsrichtlinien zur Bemessung von Schweißnähten sind die Schwingfestigkeitskennwerte unabhängig von der Werkstofffestigkeit. Dies kann durch die hohe Kerbempfindlichkeit der hochfesten Stähle erklärt werden. In vielen Untersuchungen konnte jedoch auch gezeigt werden, dass bei einem Vorliegen von milden Nahtübergangsradien und im Besonderen bei nachbehandelten Nähten an hochfesten Stählen eine signifikante Schwingfestigkeitssteigerung möglich ist. In dem geplanten Vorhaben soll daher das Potential höherfester Stähle im Hinblick auf den Einsatz in schwingbeanspruchten Schweißkonstruktionen untersucht werden. Hierzu gehört die phänomenologische Klärung des Zusammenhangs zwischen Schwingfestigkeit und herstellungsbedingter Güte der Verbindungen und der Frage, wie diese durch fertigungstechnische Maßnahmen praxisgerecht im erforderlichen Maße erhöht werden kann. Bei diesen Untersuchungen liegt der Fokus auf der Optimierung von konventionellen Schweiß- und Nachbehandlungsverfahren. Die hierbei erarbeiten Kenntnisse sollen schließlich in ein erweitertes kerbspannungsbasiertes Bemessungskonzept einfließen, dass den speziellen Eigenschaften und Anforderungen hochfester Stähle in besonderem Maße gerecht wird und diesen den verstärkten Einzug in schwingbeanspruchte Konstruktionen ermöglicht. Die Erweiterung umschließt im Detail drei wesentliche Aspekte: 1) die Berücksichtigung der Festigkeit der Grund- und Zusatzwerkstoffe, 2) die Berücksichtigung der tatsächlich vorliegenden Nahtgeometrie und 3) die Berücksichtigung der Schweißeigenspannungen. Zum Erreichen dieser Ziele ist ein umfangreiches Untersuchungsprogramm erstellt worden, das experimentelle und numerische Untersuchungen wie auch methodische Arbeiten umschließt. Durch den Fokus der Untersuchungen auf konventionelle Füge- und Nachbehandlungsverfahren ist eine sofortige Umsetzung der Forschungsergebnisse auch für kleine Unternehmen gewährleistet.