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89

5 Anwendung von Kerbspannungskonzepten zur Berechnung der Schwingfestigkeit von Schweißverbindungen

5.1 Konzept der Mikrostützwirkung

Gemäß der Mikrostützwirkungshypothese nach Neuber und Radaj kann der Kerbfaktor KN direkt aus der gegebenen Formzahl Kt eines Bauteils (Gl. 2.19), bzw. durch Einsetzen des fiktiven Krümmungsradius f in die für den betrachteten Fall gültige Formzahlgleichung (oder FE-Modell), berechnet werden. Der fiktive Krümmungsradius f hängt dabei vom realen Krümmungsradius r,dem Mikrostützwirkungsfaktor s und der Ersatzstrukturlänge ab. Der reale Krümmungsradius

r ergibt sich aus der Nahtgeometrie.

Die an den vorliegenden Schweißproben ermittelten realen Kerbradien sind in Tabelle 3.3 aufgeführt. Der Faktor s der Mikrostützwirkung ergibt sich aus der jeweils gültigen Festigkeitshypothese. Für die hier verwendeten Schweißprobengeometrien und Belastungsarten wird die Gestaltänderungsenergiehypothese (GEH; nach v. Mises) angewendet. Damit berechnet sich der Mikrostützwirkungsfaktor s zu 2,5, Tabelle 2.2.

Der fiktive Krümmungsradius f berechnet sich nach Gl. 2.15 (Abschnitt 2.3.4), wobei für dienach Radaj berechneten Werte verwendeten werden (Gl. 2.20). Die für die Schweißproben ermittelten fiktiven Kerbradien sowie die damit berechneten Radaj´schen Kerbfaktoren sind in Tabelle 5.1 angegeben.

90

N = 2*106

Wer

ksto

ff

Ver

bind

ungs

typ

R-W

ert

Real

er K

erbr

adiu

s

Fikt

iver

Ker

brad

ius

(Rad

aj)

rech

neris

che

Ker

bwirk

ung

Wer

ksto

ffzu

stan

d

expe

rimen

telle

Sp

annu

ngsa

mpl

itude

Ba

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öhle

rlini

e

rech

neris

che

Span

nung

s-am

plitu

de

expe

rimen

telle

Sp

annu

ngsa

mpl

itude

Nei

gung

sexp

onen

t Ba

sisw

öhle

rlini

e

Abw

eich

ung

von

rech

neris

cher

und

ex

perim

ente

ller

Span

nung

sam

plitu

de

r

[mm] f

[mm] KN

Kex

[MPa] Krech

[MPa] Kex

[MPa] k [%]

1,50 2,08 1,55 Wärmeeinflusszone 78 50 49 6,0 2,04-1

0,00 0,58 2,19 Wärmeeinflusszone 78 36 49 6,0 -26,53

1,50 2,18 1,53 Wärmeeinflusszone 58 38 36 7,0 5,56

Stum

pfst

oß

ohne

Wur

zels

palt

00,00 0,68 2,10 Wärmeeinflusszone 58 28 36 7,0 -22,22

1,20 1,78 1,21 Wärmeeinflusszone 78 64 58,0 6,0 10,34-1

0,00 0,58 1,71 Wärmeeinflusszone 78 46 58,0 6,0 -20,69

1,20 1,88 1,19 Wärmeeinflusszone 58 49 44,0 7,0 11,36

Que

rste

ife

00,00 0,68 1,63 Wärmeeinflusszone 58 36 44,0 7,0 -18,18

0,08 1,08 2,97 Schweißgut 90 30 29 7,0 3,45-1

0,00 1,00 3,05 Schweißgut 90 30 29 7,0 3,45

0,08 1,08 2,97 Schweißgut 65 22 21 8,0 4,76

AlM

gSi1

T6

Stum

pfst

oß m

it W

urze

lspa

lt

00,00 1,00 3,05 Schweißgut 65 21 21 8,0 0,00

2,00 3,35 1,23 Schweißgut 90 73 49 7,0 48,98-1

0,00 1,35 1,58 Schweißgut 90 57 49 7,0 16,33

2,00 - - Schweißgut - - - - -

Stum

pfst

oß

ohne

Wur

zels

palt

00,00 - - Schweißgut - - - - -

0,10 1,45 2,92 Schweißgut 90 31 29 7,0 6,90-1

0,00 1,35 2,98 Schweißgut 90 31 29 7,0 6,90

0,10 - - Schweißgut - - - - -

AlM

g4,5

Mn

Stum

pfst

oß m

it W

urze

lspa

lt

00,00 - - Schweißgut - - - - -

Tabelle 5.1: Rechnerische Wöhlerlinien – Mikrostützwirkungskonzept, t = 5 mm

Durch die Auswertung der Bruch- und Schliffbilder können die Bruchausgangsorte den dort vorliegenden Werkstoffzuständen zugeordnet werden. Bei den Stumpfstoßverbindungen ohne Wurzelspalt liegt demnach der Bruchausgangsort im Bereich des WEZ-Gefüges. Bei den Schweißverbindungen mit Quersteife ist er eher dem Schweißgut zuzuordnen. Der Bruchausgangsort der Stumpfstoßverbindungen mit Wurzelspalt ist aufgrund der eindeutigen Bruchlage dem Schweißgut zuzuordnen, Bild 5.1. Die Bruchlagen bei den Verbindungen mit t = 25 mm lassen sich analog zuordnen.

91

a. Stumpfstoß ohne Wurzelspalt, Bruchausgang am Nahtübergang in die Wärmeeinflußzone

b. Stumpfstoß mit Wurzelspalt, Bruchausgang im Wurzelspalt in das Schweißgut

c. Quersteife, Bruchausgang am Nahtübergang in die Wärmeeinflußzone

Probendicke t = 5 mm

Bild 5.1: Bruchlagen der Schweißverbindungen; t = 5 mm

Die Darstellung der rechnerischen Wöhlerlinien erfolgte jeweils für den Fall = real und für = 0, wobei dies einer Worst-Case Betrachtung entspricht. Die Neigungen im Zeitfestigkeitsgebiet unterhalb von N = 2 . 106 wurde gleich der Wöhlerlinienneigung der Basisproben (Grundwerkstoff, Schweißgut und Wärmeeinflusszone) gesetzt. Gegenübergestellt werden die beiden rechnerischen Wöhlerlinien den experimentellen Wöhlerlinien mit einer Überlebenswahrscheinlichkeit von Pü = 50%.

Die Wöhlerlinie für die Schweißverbindungen ist auf der Basis des Versagenskriteriums „Bruch“ ermittelt worden. Da die Probendicke bei diesen Untersuchungen t = 5 mm beträgt, ist der Anteil der Rissfortschrittslebensdauer an der Gesamtlebensdauer klein. Insofern kann die Bruchwöhlerlinie auch gleichzeitig als Anrißwöhlerlinie gesetzt werden. Der geringe Anteil des Rissfortschrittes an der Lebensdauer zeigt sich auch an der gleichen Neigung der Wöhlerlinien für mild und scharf gekerbte Schweißverbindungen. Bei langem Rissfortschritt, also bei dicken Verbindungen, müsste die Wöhlerlinie der scharf gekerbten Schweißverbindung (Stumpfstoß mit Wurzelspalt) deutlich steiler verlaufen als die Wöhlerlinie der mild gekerbten Schweißverbindung (Stumpfstoß ohne Wurzelspalt). Hierauf wird noch im Abschnitt 6 eingegangen.

Bei den Schweißverbindungen ohne Wurzelspalt treten starke Differenzen zwischen rechnerischer und experimenteller Wöhlerlinie auf, je nachdem, welcher Wert für den realen Kerbradius verwendet wird. Bei der Legierung AlMg4,5Mn (AW-5083) ergeben sich in beiden Fällen bei R = -1 nichtkonservative Schwingfestigkeiten, jedoch wird in diesem Fall die Schwingfestigkeit mit 16% Abweichung zum Experiment bei = 0 deutlich treffender abgeschätzt als mit = real , was zu Abweichungen von 49% führt, Bild 5.2. Bei der Legierung AlMgSi1 T6 (AW-6082 T6) wird die Schwingfestigkeit mit Abweichungen von 2 % (R = -1) und 6% (R = 0) für den Fall = real

nichtkonservativ abgeschätzt, während sie bei Verwendung von = 0 mit 27% (R = -1) und 22% (R = 0) deutlich unterschätzt wird, Bild 5.3.

92

4 6 8104 2 4 6 8105 2 4 6 8106 2 4 6 8107 2 4

5

2020

30

40

5060708090

100100

150

200

MPa

Werkstoff: AlMg4,5Mn (AW-5083)Schweißverfahren: MIG

Belastung: axial, lastgesteuert, f=25 s-1

Umgebung: LuftSpannungsverhältnis: R = -1

Probe: Stumpfstoß ohne Wurzelspaltexperimentellberechnet, *WEZ, = 2,00 mm, KN,Radaj = 1,23

berechnet, *WEZ, = 0,00 mm, KN,Radaj = 1,58

R = -1

Nen

nspa

nnun

gsam

plitu

de

a,n

Schwingspielzahl NB

Bild 5.2: Rechnerische Wöhlerlinien AlMg4,5Mn – ohne Wurzelspalt; t = 5 mm

4 6 8104 2 4 6 8105 2 4 6 8106 2 4 6 8107 2 4

5

2020

30

40

5060708090

100100

150

200

MPa

Werkstoff: AlMgSi1 T6 (AW-6082 T6)Schweißverfahren: MIG


Umgebung: LuftProbe: Stumpfstoß ohne WurzelspaltBlechdicke: t = 5 mm

R = -1experimentellberechnet, *, = 1,50 mm, KN,Radaj = 1,55

berechnet, *, = 0,00 mm, KN,Radaj = 2,19

R = 0experimentellberechnet, *, = 1,50 mm, KN,Radaj = 1,53


R = -1

R = 0Nen

nspa

nnun

gsam

plitu

de

a,n

Schwingspielzahl NB

Bild 5.3: Rechnerische Wöhlerlinien AlMgSi1 T6 – ohne Wurzelspalt; t = 5 mm

93

4 6 8104 2 4 6 8105 2 4 6 8106 2 4 6 8107 2 4

5

2020

30

40

5060708090

100100

150

200

MPa



Umgebung: LuftProbe: Stumpfstoß mit WurzelspaltBlechdicke: t = 5 mm

R = -1experimentellberechnet, *, = 0,08 mm, KN,Radaj = 2,97


R = 0experimentellberechnet, *, = 0,08 mm, KN,Radaj = 2,97


R = -1

R = 0Nen

nspa

nnun

gsam

plitu

de

a,n

Schwingspielzahl NB

Bild 5.4: Rechnerische Wöhlerlinien AlMgSi1 T6 – mit Wurzelspalt; t = 5 mm

Bei den Schweißverbindungen mit Wurzelspalt sind die Abweichungen zwischen der berechneten und der experimentellen Schwingfestigkeit generell deutlich geringer als bei den Schweißverbindungen ohne Wurzelspalt, unabhängig davon, welcher Kerbradius verwendet wird, weil der reale Kerbradius ohnehin fast Null ist. Bei den hier betrachteten Fällen liegt die Überschätzung maximal bei 7% (AlMg4,5Mn, R = -1), Bild 5.4 und Bild 5.5. Bei Anwendung der Worst-Case-Betrachtung mit = 0 ist die Treffgenauigkeit der Schwingfestigkeitsabschätzung am größten.

4 6 8104 2 4 6 8105 2 4 6 8106 2 4 6 8107 2 4

5

2020

30

40

5060708090

100100

150

200

MPa

Werkstoff: AlMg4,5Mn (AW-5083)Schweißverfahren: MIG


Umgebung: LuftSpannungsverhältnis: R = -1Bechdicke: t = 5 mm

Probe: Stumpfstoß mit Wurzelspaltexperimentellberechnet, *WEZ, = 0,10 mm, KN,Radaj = 2,92


R = -1

Nen

nspa

nnun

gsam

plitu

de

a,n

Schwingspielzahl NB

Bild 5.5: Rechnerische Wöhlerlinien AlMg4,5Mn – mit Wurzelspalt; t = 5 mm

Die Treffgenauigkeit der Schwingfestigkeitsabschätzung nach dem Konzept der Mikrostützwirkung liegt bei den Quersteifen in der Größenordung, die sich auch bei den Stumpfstößen ohne Wurzelspalt ergibt. Bei Berücksichtigung des realen Kerbradius wird die Schwingfestigkeit überschätzt (ca. 10%), bei einem Kerbradius von = 0 wird sie dagegen deutlich unterschätzt (18-20%), Bild 5.6.

94

4 6 8104 2 4 6 8105 2 4 6 8106 2 4 6 8107 2 4

5

2020

30

40

5060708090

100100

150

200

MPa



Umgebung: LuftProbe: QuersteifeBechdicke: t = 5 mm

R = -1experimentellberechnet, *WEZ, = 1,20 mm, KN,Radaj = 1,21


R = 0experimentellberechnet, *WEZ, = 1,20 mm, KN,Radaj = 1,19


R = -1

R = 0Nen

nspa

nnun

gsam

plitu

de

a,n

Schwingspielzahl NB

Bild 5.6: Rechnerische Wöhlerlinien AlMgSi1 T6 - Quersteife; t = 5 mm

Mit dem Konzept der Mikrostützwirkung zur Berechnung der Kerbgrundbeanspruchung an Aluminiumschweißverbindungen konnten mehr oder weniger gute Übereinstimmungen mit den experimentellen Ergebnissen erzielt werden, wenn die für den jeweiligen Werkstoff bzw. für den jeweiligen Werkstoffzustand, an dem im Bereich der Schweißnaht das Versagen auftritt, die zutreffende Ersatzstrukturlänge * bekannt ist. Diese muss jedoch aufwändig experimentell mit Wöhlerversuchen an ungekerbten und scharf gekerbten Proben für die vorliegenden Gefügezustände ermittelt werden. In den untersuchten Fällen trafen die Kennwerte des Schweißgutes für die Abschätzung des Schwingfestigkeitsverhaltens am besten zu, was jedoch auch damit zusammenhängt, das es sich in diesen Fällen um scharf gekerbte Schweißverbindungen handelt. Dort kommt die Mikrostützwirkung zum tragen, auf dessen Basis auch die Kennwerte * bzw. f ermittelt wurden. Bei mild gekerbten Schweißverbindungen ist das Konzept daher nur noch bedingt anwendbar, was sich in den größeren Abweichung zwischen berechneter und experimenteller Schwingfestigkeit zeigt.

Aus dieser Erkenntnis heraus kann das Konzept der Mikrostützwirkung nicht als allgemeingültig für alle Aluminiumschweißverbindungen angesehen werden, da es keine einheitliche, RP0,2-abhängige Ersatzstrukturlänge und Ersatzstrukturlängenfunktion für alle Legierungen und Werkstoffzustände und insbesondere für alle Kt- bzw. r-Werte gibt.

Die Tatsache, dass die Unterschiede in den berechneten Wöhlerlinien nicht sehr groß sind, lässt es möglich erscheinen, dass sich ein einheitlicher fiktiver Kerbradius finden lässt, mit dem sich Aluminiumschweißverbindungen unterschiedlicher Kerbschärfe und Legierung einfacher als mit dem Konzept der Mikrostützwirkung bewerten lassen [Mor04]. Dies soll im nächsten Abschnitt mit dem Konzept des fiktiven Ersatzradius geschehen.

95

5.2 Konzept des fiktiven Ersatzradius

In Abwandlung des Mikrostützwirkungskonzeptes, bei dem der Ersatzradius zur Berechnung der Schwingfestigkeit von Schweißverbindungen aus Probenversuchen abgeleitet wird, soll bei dem Konzept des fiktiven Ersatzradius ein solcher Radius ohne Bezug zum Werkstoff und Werkstoffzustand gefunden werden. Dies soll über eine Parameterstudie erfolgen, bei der die realen Kerbradien der Schweißverbindungen durch fiktive Radien ersetzt werden. Für jeden dieser Radien wird für alle betrachteten Schweißverbindungen die lokalen Vergleichsspannungsamplitude nach der Gestaltänderungsenergiehypothese (nach v.Mises) über FE-Rechnung (oder auch Kt-Formel) ermittelt und die Ergebnisse in einem gemeinsamen Wöhlerstreuband zusammengefasst. Für jeden fiktiven Ersatzradius wird das Streumaß über alle Versuchspunkte mit einer linearen Regressionsrechnung ermittelt, wobei die Neigung nicht vorgegeben wird. Der zutreffende fiktive Ersatzradius überführt die im Nennspannungssystem unterschiedlichen Schwingfestigkeiten der unterschiedlich stark gekerbten Schweißverbindungen in einen einheitlichen Wert für die lokale ertragbare Spannungsamplitude.

Der fiktive Ersatzradius wurde zwischen rf,min = 0,05 mm und rf,max = 1,2 mm variiert. Für jeden dieser Radien wurden die Kennwerte der Wöhlerlinien, insbesondere das Streumaß T bestimmt, Tabelle 5.2. Für die Werte rf = 0,05 mm, rf = 0,6 mm und rf = 1,0 mm sind die Ergebnisse getrennt für R = -1 und R = 0 als Wöhlerdiagramme in den Bildern Bild 5.7 bis Bild 5.12 dargestellt. Dabei wurden zunächst nur die Versuchsergebnisse ein- und doppelseitig geschweißten 5 mm dicken Stumpfstoßverbindungen mit und ohne Wurzelspalt, sowie Quersteifen in der Regressionsrechnung berücksichtigt. Weitere Versuchsergebnisse mit 25 mm dicken Verbindungen sind jedoch in den Diagrammen bereits eingetragen.

4 6 8104 2 4 6 8105 2 4 6 8106 2 4 6 8107 2 4

10

20

40

6080

100

200

400

600800

1000

2000

20

40

80

120160200

400

800

120016002000

4000Schweißverfahren: MIG

Belastung: axial, lastgesteuert, f=25-30 s-1

Umgebung: Luft

Werkstoff: AlMg4,5Mn (AW-5083) Stumpfstoß ohne Wurzelspalt (Kt = 3,85)

Stumpfstoß mit Wurzelspalt (Kt = 8,35)

Werkstoff: AlMgSi1 T6 (AW-6082 T6) Stumpfstoß ohne Wurzelspalt (Kt = 4,26)


Quersteife (Kt = 3,70)

Werkstoff: AlMg4,5Mn0,7 (AW-5083), Charge B Stumpfstoß ohne Wurzelspalt (Kt = 4,18)

Einseitige Schweißung

Werkstoff: AlMgSi0,7 T6 (AW-6005A) Stumpfstoß ohne Wurzelspalt (Kt = 4,22)


Werkstoff: AlMg4,5Mn (AW-5083)Dicke t: 25 mm

Stumpfstoß ohne Wurzelspalt (Kt = 5,46)


Bruch (volles Symbol) Durchläufer (offenes Symbol)hochgesetzter Durchläufer (Symbol mit Kreuz)

MPa

örtli

che

Ver

glei

chsp

annu

ngss

chw

ingb

reite

ö,

v.M

ises

a,lok,2*106 = 229 MPa

MPa

R = -1

k = 5,5

T = 1:1,91

PÜ [%]

105090

örtli

che

Ver

glei

chsp

annu

ngsa

mpl

itude

a,

ö,v.

Mis

es

Schwingspielzahl NB

Bild 5.7: Wöhlerdiagramm für rf = 0,05 mm und R = -1

96

4 6 8104 2 4 6 8105 2 4 6 8106 2 4 6 8107 2 4

10

20

40

6080

100

200

400

600800

1000

2000

20

40

80

120160200

400

800

120016002000



Umgebung: Luft














MPa

örtli

che

Ver

glei

chss

pann

ungs

schw

ingb

reite

ö,

v.M

ises

a,lok,2*106 = 158 MPa

MPa

R = 0

k = 5,5

T = 1:1,60

PÜ [%]

105090

örtli

che

Ver

glei

chss

pann

ungs

ampl

itude

a,

ö,v.

Mis

es

Schwingspielzahl NB

Bild 5.8: Wöhlerdiagramm für rf = 0,05 mm und R = 0

4 6 8104 2 4 6 8105 2 4 6 8106 2 4 6 8107 2 4

10

20

40

6080

100

200

400

600800

1000

2000

20

40

80

120160200

400

800

120016002000



Umgebung: Luft














MPa

örtli

che

Ver

glei

chsp

annu

ngss

chw

ingb

reite

ö,

v.M

ises

a,lok,2*106 = 106 MPa

MPa

R = -1

k = 5,5

T = 1:1,58

f

PÜ [%]

105090

örtli

che

Ver

glei

chsp

annu

ngsa

mpl

itude

a,

ö,v.

Mis

es

Schwingspielzahl NB


97

4 6 8104 2 4 6 8105 2 4 6 8106 2 4 6 8107 2 4

10

20

40

6080

100

200

400

600800

1000

2000

20

40

80

120

160200

400

800

1200

16002000



Umgebung: Luft














MPa

örtli

che

Ver

glei

chss

pann

ungs

schw

ingb

reite

ö,

v.M

ises

a,lok,2*106 = 72 MPa

MPa

R = 0

k = 5,5

T = 1:1,34

PÜ [%]

105090

örtli

che

Ver

glei

chss

pann

ungs

ampl

itude

a,

ö,v.

Mis

es

Schwingspielzahl NB


4 6 8104 2 4 6 8105 2 4 6 8106 2 4 6 8107 2 4

10

20

40

6080

100

200

400

600800

1000

2000

20

40

80

120160200

400

800

120016002000

4000

MPa

örtli

che

Ver

glei

chsp

annu

ngss

chw

ingb

reite

ö,

v.M

ises

a,lok,2*106 = 91 MPa

MPa

Schweißverfahren: MIG


Umgebung: LuftDicke T: 5 mm






Werkstoff: AlMg4,5Mn0,7 (AW-5083), 2. Charge Stumpfstoß ohne Wurzelspalt,(Kt = 1,89)


Werkstoff: AlMgSi0,7 T6 (AW-6005A) Stumpfstoß ohne Wurzelspalt,(Kt = 1,84)






R = -1

k = 5,5

T = 1:1,58

f

PÜ [%]

105090

örtli

che

Ver

glei

chsp

annu

ngsa

mpl

itude

a,

ö,v.

Mis

es

Schwingspielzahl NB


98

4 6 8104 2 4 6 8105 2 4 6 8106 2 4 6 8107 2 4

10

20

40

6080

100

200

400

600800

1000

2000

20

40

80

120160200

400

800

120016002000



Umgebung: Luft














MPa

örtli

che

Ver

glei

chss

pann

ungs

schw

ingb

reite

ö,

v.M

ises

a,lok,2*106 = 62 MPa

MPa

R = 0

k = 5,5

T = 1:1,34

PÜ [%]

105090

örtli

che

Ver

glei

chss

pann

ungs

ampl

itude

a,

ö,v.

Mis

es

Schwingspielzahl NB


R = -1 R = 0

Fik

tiver

Ers

atzr

adiu

s r f

[mm

]

örtli

che

Ver

glei

chsp

annu

ngsa

mpl

itude

a,

ö,v.

Mis

es

[MPa

] für

N =

2*10

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Nei

gung

sexp

onen

t N

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K

Nei

gung

sexp

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t N

> N

K

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zahl

am

Abk

nick

punk

t N

K=

2*1

06

Stre

umaß

T

örtli

che

Ver

glei

chsp

annu

ngsa

mpl

itude

a,

ö,v.

Mis

es

[MPa

] für

N =

2*10

6

Nei

gung

sexp

onen

t N

< N

K

Nei

gung

sexp

onen

t N

> N

K

Schw

ings

piel

zahl

am

Abk

nick

punk

t N

K=

2*1

06

Stre

umaß

T

0,05 229,0 5,5 21,85 2*106 1: 1,91 158,0 5,5 21,85 2*106 1,60

0,10 194,0 5,5 21,85 2*106 1: 1,75 132,0 5,5 21,85 2*106 1,47

0,20 155,0 5,5 21,85 2*106 1: 1,66 105,0 5,5 21,85 2*106 1,39

0,40 123,0 5,5 21,85 2*106 1: 1,61 83,0 5,5 21,85 2*106 1,37

0,50 114,0 5,5 21,85 2*106 1: 1,59 78,0 5,5 21,85 2*106 1,35

0,60 106,0 5,5 21,85 2*106 1: 1,58 72,0 5,5 21,85 2*106 1,34

0,65 102,0 5,5 21,85 2*106 1: 1,58 70,0 5,5 21,85 2*106 1,34

0,70 101,0 5,5 21,85 2*106 1: 1,58 69,0 5,5 21,85 2*106 1,34

0,75 99,0 5,5 21,85 2*106 1: 1,58 67,0 5,5 21,85 2*106 1,34

0,80 97,0 5,5 21,85 2*106 1: 1,58 65,0 5,5 21,85 2*106 1,34

0,90 93,0 5,5 21,85 2*106 1: 1,58 64,0 5,5 21,85 2*106 1,34

1,00 91,0 5,5 21,85 2*106 1: 1,58 62,0 5,5 21,85 2*106 1,34

1,10 86,0 5,5 21,85 2*106 1: 1,59 60,0 5,5 21,85 2*106 1,35

1,20 84,0 5,5 21,85 2*106 1: 1,61 58,0 5,5 21,85 2*106 1,36

Tabelle 5.2: Kennwerte der Wöhlerlinien für verschiedenen rf-Werte

99

Aus der Parameterstudie konnte über eine statistische Auswertung der Zusammenhang zwischen fiktivem Ersatzradius rf und dem Streumaß T * = 1 : T in Form zweier Kurven für R = -1 und R = 0 abgeleitet werden, Bild 5.13. Für beide Spannungsverhältnisse R = -1 und R = 0 tritt im Bereich zwischen rf = 0,6 mm und rf = 1,0 eine minimale Streuung auf, wobei das absolute Minimum bei rf = 0,6 mm zu finden ist. Außerhalb dieses Bereiches steigt die Streuung deutlich an. Dies kann damit erklärt werden, dass die tatsächlichen Kerbwirkungsfaktoren der Schweißverbindungen in diesem rf- Bereich mit den dort geltenden Formzahlen – berechnet mit dem fiktiven Ersatzradius rf

- näherungsweise übereinstimmen. Je kleiner der fiktive Ersatzradius wird, desto schlechter wird die Stützwirkung in scharf gekerbten Verbindungen mit der errechneten Formzahl abgebildet und die Streuung wird durch diese Verbindungen vergrößert. Im Bereich sehr großer rf-Werte findet durch die Modellierung eine deutliche Querschnittsschwächung statt, die die realen Verhältnisse in der scharfen Schweißnahtkerbe nicht wiedergibt. Hinzu kommt noch der rein geometrische Zusammenhang, dass die Kerbformzahl bei scharf gekerbten Verbindungen bei sinkendem Radius schneller steigt als bei mild gekerbten Verbindungen, siehe Tabelle 3.3. Zusammen wird dadurch der gezeigte Verlauf der Streuung bewirkt.

Bild 5.13: Einfluss des fiktiven Ersatzradius rf auf die Streuung T

Während die Form der Kurven für R = -1 und R = 0 gleich sind, ist in der absoluten Höhe der Streuung zwischen diesen ein größerer Unterschied festzustellen.

Der Grund für die stärkere Streuung der Ergebnisse in den Spannungen für wechselnde (R = -1) Beanspruchung im Vergleich zu schwellender Beanspruchung (R = 0) kann folgendermaßen erklärt werden:

Aufgrund der Verformungen der Schweißverbindungen durch den Schweißprozess werden unter axialer Belastung zusätzliche Biegespannungen den Lastspannungen überlagert. Unter Berücksichtigung dieser Biegespannungen, die nach Messungen im Bereich zwischen = -50 und +50 MPa liegen können, kann es lokal zu Spannungsverhältnissen zwischen R = -2 und 0 kommen, die zu der stärkeren Streuung bei R = -1 aufgrund der hohen Mittelspannungsempfindlichkeit in diesem Bereich führen, siehe Bild 5.14 und Haigh-Diagramm in Bild 6.2, Abschnitt 6.

100

Bild 5.14: Schematisches Haigh-Diagramm – Unterschiedlicher Einfluss von Mittellastschwankungen m auf die Amplitude a

Obwohl auch unter schwellender Belastung das lokale Spannungsverhältnis zwischen R = -1 und R = 0,5 liegen kann, ist dieser Effekt nicht so deutlich ausgeprägt wie unter wechselnder Belastung, was das kleinere Streuband erklärt. Hinzu kommt noch die Tatsache, dass auch die Breite des Wurzelspaltes bei den nicht durchgeschweißten Verbindungen Streuungen unterworfen ist und zwischen s = 1,7 und 2,2 mm schwankt. Es kann erwartet werden, dass bei Verwendung von Schweißverbindungen mit noch deutlich geringerem Winkelverzug und konstanterem Wurzelspaltmaß das Streuband schmaler ausfällt.

Bild 5.15: Geometrie H-Proben

101

Zur Überprüfung der Anwendbarkeit des Konzeptes des fiktiven Ersatzradius wurden Versuchsergebnisse mit t = 25 mm dicken Stumpfstoßverbindungen mit und ohne Wurzelspalt aus AlMg4,5Mn (AW-5083), sowie 8 mm dicke H-Proben mit verschiedenen Durchschweißungsgraden aus AlMgSi0,7 T6 (AW-6005A T6) zusätzlich einbezogen. Die Ergebnisse der 25 mm starken Stumpfstoßverbindungen wurden aus [Wer01] übernommen. Für die verschiedenen H-Proben, Bild 5.15, lagen nur vollständige Ergebnisse für das Spannungsverhältnis R = -1 vor [Grz03].

Durch die tiefen Wurzelspalte bei den H-Proben, insbesondere bei HY 6,5, HY5 und Kehlnaht, sowie durch den langen Wurzelspalt bei den 25 mm starken Stumpfstoßverbindungen ergeben sich große Kerbzahlen. Im lokalen Spannungssystem liegen diese Ergebnisse sowohl für rf = 0,05 mm, Bild 5.16, als auch für rf = 1,0 mm, Bild 5.17, oberhalb der Wöhlerlinie, die mit den anderen Proben ermittelt wurde. Lediglich die HV8 Naht der H-Proben weist im Schwingspielzahlenbereich oberhalb von N = 2 .106 eine geringere Schwingfestigkeit auf. Der Grund für diese Abweichung ließ sich aus der Untersuchung nicht klären [Grz03].

Die hier ermittelte Neigung von k = 5,5 im örtlichen Spannungssystem wurde auch bei weiteren Forschungsarbeiten mit einseitig geschweißten Stumpfstoßverbindungen (Legierung AW-6060 und AW-7020) in der Materialstärke t = 5 und 12 mm bestätigt [Stö05].

4 6 8104 2 4 6 8105 2 4 6 8106 2 4 6 8107 2 4

10

20

40

6080

100

200

400

600800

1000

2000

20

40

80

120160200

400

800

120016002000



Umgebung: Luft

Werkstoff: AlMg4,5Mn (AW-5083), LBF Stumpfstoß ohne Wurzelspalt (Kt = 3,85)


Werkstoff: AlMgSi1 T6 (AW-6082 T6), LBF Stumpfstoß ohne Wurzelspalt (Kt = 4,26)



Werkstoff: AlMg4,5Mn0,7 (AW-5083), Charge B, einseitige SV, LBF Stumpfstoß ohne Wurzelspalt (Kt = 4,18)

Werkstoff: AlMgSi0,7 T6 (AW-6005A), einseitige SV, LBF Stumpfstoß ohne Wurzelspalt (Kt = 4,22)

Werkstoff: AlMg4,5Mn (AW-5083), t = 25 mm, LBF Stumpfstoß ohne Wurzelspalt (Kt = 5,46)


Werkstoff: AlMgSi0,7 T6 (AW-6005A), t = 8 mm, IMABHV8 Naht, (Kt = 4,64)

HY6,5 Naht, (Kt = 6,94)

HY5 Naht, (Kt = 9,33)

einseitige Kehlnaht, (Kt = 18,80)


MPa

örtli

che

Ver

glei

chsp

annu

ngss

chw

ingb

reite

ö,

v.M

ises

a,lok,2*106 = 229 MPa

MPa

R = -1

k = 5,5

T = 1:1,91

PÜ [%]

105090

örtli

che

Ver

glei

chsp

annu

ngsa

mpl

itude

a,

ö,v.

Mis

es

Schwingspielzahl NB

Bild 5.16: Wöhlerdiagramm für rf = 0,05 mm und R = -1 mit Ergebnissen H-Proben

Für die Erarbeitung einer Empfehlung für das IIW-Regelwerk zur Anwendung des Konzeptes des fiktiven Ersatzradius für Aluminiumschweißverbindungen im nächsten Abschnitt kann deshalb von der Wöhlerlinie mit 5 mm dicken Verbindungen ausgegangen werden. Für größere Werkstoffdicken und kerbschärfere Verbindungen ist diese dann konservativ, wenn auch die Neigung k = 5,5 erhalten bleibt; der erwartete Größeneinfluss ist demzufolge hier nicht festzustellen.

102

4 6 8104 2 4 6 8105 2 4 6 8106 2 4 6 8107 2 4

10

20

40

6080

100

200

400

600800

1000

2000

20

40

80

120160200

400

800

120016002000

4000

MPa

örtli

che

Ver

glei

chsp

annu

ngss

chw

ingb

reite

ö,

v.M

ises

a,lok,2*106 = 91 MPa

MPa

Schweißverfahren: MIG


Umgebung: LuftDicke T: 5 mm

Werkstoff: AlMg4,5Mn (AW-5083), LBF Stumpfstoß ohne Wurzelspalt (Kt = 1,71)


Werkstoff: AlMgSi1 T6 (AW-6082 T6), LBF Stumpfstoß ohne Wurzelspalt (Kt = 1,82)



Werkstoff: AlMg4,5Mn0,7 (AW-5083), 2. Charge, Einseitige SV, LBF Stumpfstoß ohne Wurzelspalt,(Kt = 1,89)

Werkstoff: AlMgSi0,7 T6 (AW-6005A), Einseitige SV, LBF Stumpfstoß ohne Wurzelspalt,(Kt = 1,84)

Werkstoff: AlMg4,5Mn (AW-5083), t = 25 mm, LBF Stumpfstoß ohne Wurzelspalt (Kt = 2,00)


Werkstoff: AlMgSi0,7 T6 (AW-6005A), t = 8 mm, IMABHV8 Naht, (Kt = 1,61)

HY6,5 Naht, (Kt = 2,31)

HY5 Naht, (Kt = 3,11)

einseitige Kehlnaht, (Kt = 6,20)


R = -1

k = 5,5

T = 1:1,58

PÜ [%]

105090

örtli

che

Ver

glei

chsp

annu

ngsa

mpl

itude

a,

ö,v.

Mis

es

Schwingspielzahl NB

Bild 5.17: Wöhlerdiagramm für rf = 1,0 mm und R = -1 mit Ergebnissen H-Proben

In den Bilder 5.16 bis 5.19 sind die Wöhlerlinien für jeweils einen R-Wert von -1, 0, und 0,5 für den gesamten betrachteten Bereich des fiktiven Ersatzradius rf = 0,05 bis 1,20 mm dargestellt. Für das Spannungsverhältnis R = 0,5 wurden die Werte mit einer Mittelspannungsempfindlichkeit von M´´ = 0,18 aus den Ergebnissen mit R = 0 abgeleitet. Die Herleitung dieser Mittelspannungsempfindlichkeit wird in Abschnitt 6, Bild 6.2, erläutert. Mit den dargestellten Ergebnissen ist eine Bemessung der Schwingfestigkeit von Schweißverbindungen auch mit beliebigen anderen fiktiven Ersatzradien rf im dargestellten Bereich möglich.

4 6 8 104 2 4 6 8 105 2 4 6 8 106 2 4 6 8 107 2 4

40

60

80100

200

400

600

40

60

80100

200

400

600MPa

a,rf=0,05 / a,rf = 1,00 = 2,52

N = Nk = 2*106

a = 229 MPa

194 MPa155 MPa123 MPa106 MPa97 MPa91 MPa84 MPa

R = -1PÜ = 50%

k = 5,5k* = 22

örtli

che

Ver

glei

chsp

annu

ngss

chw

ingb

reite

a,

ö,v.

Mis

esrf = 0,80 mmrf = 0,60 mm

rf = 0,40 mm

rf = 0,20 mm

rf = 0,10 mm

rf = 1,20 mmrf = 1,00 mm

rf = 0,05 mmMPa

örtli

che

Ver

glei

chsp

annu

ngsa

mpl

itude

a,

ö,v.

Mis

es

Schwingspielzahl NB

Bild 5.18: Wöhlerliniendiagramm für rf = 0,05 bis 1,20 mm und R = -1

103

4 6 8104 2 4 6 8 105 2 4 6 8106 2 4 6 8107 2 4

40

60

80

100

200

400

600

40

60

80

100

200

400

600MPa

a,rf=0,05 / a,rf = 1,00 = 2,55

N = Nk = 2*106

a = 158 MPa


R = 0PÜ = 50%

k = 5,5

k* = 22

örtli

che

Ver

glei

chsp

annu

ngss

chw

ingb

reite

a,

ö,v.

Mis

es

rf = 0,80 mmrf = 0,60 mm

rf = 0,40 mm

rf = 0,20 mm

rf = 0,10 mm

rf = 1,20 mmrf = 1,00 mm

rf = 0,05 mm

MPaör

tlich

e V

ergl

eich

span

nung

sam

plitu

de

a,ö,

v.M

ises

Schwingspielzahl NB

Bild 5.19: Wöhlerliniendiagramm für rf = 0,05 bis 1,20 mm und R = 0

4 6 8104 2 4 6 8105 2 4 6 8106 2 4 6 8107 2 4

40

60

80

100

200

400

600

40

60

80

100

200

400

600MPa

a,rf=0,05 / a,rf = 1,00 = 2,54

N = Nk = 2*106

a = 122 MPa


R = 0,5PÜ = 50%

aus R = 0 mit M´´ = 0,18 abgeleitetk = 5,5

k* = 22

örtli

che

Ver

glei

chsp

annu

ngss

chw

ingb

reite

a,

ö,v.

Mis

es

rf = 0,80 mmrf = 0,60 mmrf = 0,40 mm

rf = 0,20 mm

rf = 0,10 mm

rf = 1,20 mmrf = 1,00 mm

rf = 0,05 mm

MPa

örtli

che

Ver

glei

chsp

annu

ngsa

mpl

itude

a,

ö,v.

Mis

es

Schwingspielzahl NB

Bild 5.20: Wöhlerliniendiagramm für rf = 0,05 bis 1,20 mm und R = 0,5

104

6 Vorschlag für die IIW-Richtlinie

Der vermehrte Einsatz der Methode der finiten Elemente in den vergangenen Jahren bei der Auslegung von geschweißten Strukturen führte zu einer stärkeren Verwendung lokaler Berechnungskonzepte [Rad98-2, Son05-2], insbesondere des Hot-Spot-Konzeptes, Abschnitt 2.2.5. Allerdings sind der Anwendung dieses Konzeptes insofern Grenzen gesetzt, als es nur anwendbar ist, wenn die versagenskritische Stelle des Bauteils mit der Stelle der extrapolierten Strukturspannung zusammenfällt. Schweißnahtwurzelspalte und andere versteckte Konstruktionsdetails fallen in diese Kategorie, für die das Hot-Spot-Konzept nicht anwendbar ist, Bild 2.15. Für diese Fälle wurden in den letzten Jahren verschiedene lokale Konzepte entwickelt, z.B. das Konzept der Mikrostützwirkung nach [Neu68-1, Rad90, Son99-1, Wer01], Abschnitt 2.3.2.1, und das Konzept des fiktiven Ersatzradius [See96, Oli89, Zha02], Abschnitt 2.3.5.

Wie in Abschnitt 2.3.2.1 bereits dargestellt, erfordert das Konzept der Mikrostützwirkung die Kenntnis der lokalen Materialkonstante *, die jeweils für den Grundwerkstoff, die Wärmeeinflusszone und das Schweißgut unterschiedliche Werte annehmen kann [Wer01, Mor04]. In Abhängigkeit vom Ort des Rissausganges muss für die Berechnung der zutreffende Wert gewählt werden. Die Tatsache, dass diese Werte nur in wenigen Ausnahmefällen verfügbar sind, begrenzt die Anwendbarkeit dieses lokalen Berechnungskonzeptes.

Eine universellere Anwendbarkeit verspricht das Konzept des fiktiven Ersatzradius, welches keine materialspezifischen Konstanten benötigt und sowohl für offene, als auch für verdeckte anrisskritische Konstruktionsdetails anwendbar ist, siehe Abschnitt 2.3.5.

Für Konstruktionen aus Stahl mit Wandstärken t 5 mm ergibt der fiktive Ersatzradius rf = 1,0 mm gute Berechnungsergebnisse und wird in verschiedenen Regelwerken empfohlen [FKM03, Hob03]. Auch für Wandstärken t 5 mm, insbesondere dünnwandige Bauteile sowohl aus Stahl als auch aus Aluminium, hat sich als fiktiver Ersatzradius rf =0,05 mm für die Anwendung des lokalen Spannungskonzeptes als erfolgreich erwiesen [Eib01, Eib03, Schl03].

Für die rechnerische Auslegung von Aluminiumschweißverbindungen mit Wandstärken von t 5 mm und starken Spannungskonzentrationen gab es bisher noch keine Erkenntnisse, ob auch hier ein fiktiver Ersatzradius von rf = 1,0 mm, wie bereits in [Hob03] empfohlen, erfolgreich angewendet werden kann.

Die zuvor dargestellten Untersuchungsergebnisse mit geschweißten Aluminiumverbindungen aus den Legierungen AlMg4,5Mn (AW-5083) und AlMgSi1 T6 (AW-6082 T6) erlauben hierauf eine Antwort [Wer99-2, Wer01, Mor03].

Das Berechnungskonzept beruht auf der Mikrostützwirkungstheorie 2 von Neuber, nach der folgender Ansatz verwendet wird:

s*rf Gl. 6.1

2 Bei der Mikrostützwirkungstheorie erfolgt die Bezeichnung der Radien mit bzw. * und f; im Gegensatz dazu erfolgt beim Konzept des fiktiven Ersatzradius die Bezeichnung mit r bzw. rf.

105

wobei f der fiktive Kerbradius, r der reale Kerbradius, * die Ersatzstrukturlänge und s eine Konstante zur Berücksichtigung der Mehrachsigkeit ist. Für Baustahl wird * = 0,4 mm and s = 2,5 in Übereinstimmung mit der Festigkeitshypothese der Gestaltänderungsenergie (nach von Mises) angesetzt [Rad98-2, Neu68-1], Tabelle 2.2. Im ungünstigsten Fall, bei dem der reale Kerbradius zu r = 0 wird, ergibt sich ein f = 1,0 mm.

Die Modellierung verschiedener Schweißnahtgeometrien mit diesem Radius überführt die verschiedenen Schwingfestigkeitskennwerte des Nennspannungssystems bei einer Schwingspielzahl von N = 2 . 106 in einen mehr oder weniger einheitlichen lokalen Spannungswert [Oli89, Oli94, See96]. Aus dieser Untersuchung wurde eine zulässige FAT-Klasse der lokalen Spannungsschwingbreite von loc = 225 MPa mit einer Überlebenswahrscheinlichkeit von Pü = 97,7% bei N = 2 . 106 Schwingspielen abgeleitet und für Schweißverbindungen aus Baustahl vorgeschlagen, Bild 2.19.

Die untersuchten Werkstoffe und die Probengeometrien, die in dieser Untersuchung mit einbezogen wurden, sind bereits im Abschnitt 3.1 beschrieben. Makroschliffe, die die Bruchausgangsstellen der Schweißverbindungen zeigen, finden sich in Bild 5.1 in Abschnitt 5.1.

Das Ziel der Anwendung des lokalen Spannungskonzeptes ist es, einen fiktiven Ersatzradius zu finden, der zu einer gemeinsamen Masterwöhlerlinie aller Schweißverbindungen und verschiedener Legierungen mit minimaler Streuung führt. Diese Wöhlerlinie könnte dann als Basis für die rechnerische Bauteilauslegung verwendet werden.

Die Ableitung einer gemeinsamen Wöhlerlinien aller Schweißverbindungen im lokalen Spannungssystem (Vergleichsspannungen nach der Gestaltänderungsenergiehypothese (nach von Mises)) für verschiedene fiktive Ersatzradien zwischen rf = 0,05 mm und 1,2 mm, Bilder 5.7 bis 5.12, und die Ermittelung eines optimalen Bereiches für den fiktiven Ersatzradius aus der Betrachtung der Streubandmaße T * = [ (Ps = 10%) / (Ps = 90%) ] = 1 : T , Bild 5.13, wurde bereits in Abschnitt 5.2 gezeigt.

Der Verlauf der Kurven, Bild 5.13, für beide R-Verhältnisse von R = 0 und R = -1 erreicht ab einem fiktiven Radius von rf = 0,6 mm ein Minimum, welches bis rf = 1,0 mm auf nahezu konstantem Niveau verbleibt. Von daher könnte geschlossen werden, dass der zutreffende fiktive Radius rf = 0,6 mm beträgt. Jedoch empfehlen Regelwerke [Hob03, See96, FKM03] für Schweißverbindungen aus Stahl einen fiktiven Radius von rf = 1,0 mm. Dieser sollte auch vom Standpunkt der Einheitlichkeit in Regelwerken auch für Aluminiumschweißverbindungen mit Wandstärken t 5 mm bis 25 mm übernommen werden, zumal die Streuung der Ergebnisse gegenüber rf = 0,6 mm nicht größer wird.

Für die rechnerische Auslegung von schwingbeanspruchten Schweißverbindungen aus Aluminium unter Verwendung des örtlichen Spannungskonzeptes, sollen die zulässigen Kennwerte aus den Ergebnissen dieser Untersuchung, Abschnitt 5.2, abgeleitet werden. Dazu sind folgende Bedingungen zu beachten:

Die zulässigen Werte müssen für eine Überlebenswahrscheinlichkeit von PÜ = 97,7% abgeleitet werden; dies entspricht einer Vertrauenswahrscheinlichkeit von Pc = 95 %.Die Auswirkungen von hohen Zugmittelspannungen auf die Schwingfestigkeit müssen betrachtet werden, indem auch höhere Spannungsverhältnisse als in der Untersuchung berücksichtigt, einbezogen werden, insbesondere für R = 0,5.

106

Für eine unterstellte Streuung von T = 1 : 1,50 für alle Schweißverbindungen und eine Gaußsche Log-Normal-Verteilung erhält man die Werte für Pü = 97,7 durch eine Verringerung der experimentellen Werte mit Pü = 50% um den Sicherheitsfaktor j = 1,36, Bild 6.1.

Bild 6.1: P-Netz mit Ableitung von j

Der Reduktionsfaktor zur Berücksichtigung des Mittelspannungseinflusses zwischen R = 0 und R = 0,5 wird aus dem Mittelwert der Kurven des Haigh-Diagramms, Bild 6.2, ermittelt. Der mittlere Verlauf der Mittelspannungsempfindlichkeiten M´, M und M´´ in den Bereichen der Spannungsverhältnisse –3 < R <-1, -1< R < 0 und 0 < R < 0,5 wird dort aus normierten Ergebnissen verschiedener Untersuchungen [Hai75, Dil04, Son99-2] abgeleitet.

107

-1,0 -0,5 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,00,0

0,5

1,0

1,5

2,0

AlMg5, Stumpfstoß ohne Wurzelspalt AlMg5, Quersteife AlMg4.5, Stumpfstoß ohne Wurzelspalt AlMg4.5, Stumpfstoß ohne Wurzelspalt

mit hoher Spannungskonzentration AlMg4,5, Stumpfstoß mit Wurzelspalt

AlMg4,5Mn and AlMgSi1 T6,Stumpfstoß mit und ohne Wurzelspalt,Quersteife

M´ = 0,15

M´´ = 0,18

M = 0,40

AlMgSi1 T6, Grundwerkstoff AlMgSi1 T6, MIG-Schweißung

Stumpfstoß ohne Wurzelspalt AlMgSi1 T6, WIG-Schweißung

Stumpfstoß ohne Wurzelspalt AlMgSi1 T6, MIG-Schweißung

Quersteife AlMgSi1 T6, MIG-Schweißung

LängssteifeEmpfohlene durchschnittliche Mittelspannungsempfindlichkeit für das IIW-Regelwerk

R=

-3

R = 0,50

R = 0,2

R = 0,75

R =

0

R =

-1

Nor

mie

rte

Span

nung

sam

plitu

de

a* =

a /

a(R=

0)

normierte Mittelspannung m* =

m /

m(R=0)

Bild 6.2: Haigh-Diagramm mit gemitteltem Verlauf von M, M´und M´´

Bild 6.3 zeigt die sich ergebenden Masterwöhlerlinien für die Spannungsverhältnisse R = -1, 0 und 0,5. Dies erlaubt eine rechnerische Auslegung anhand der Kurve mit R = 0,5 bei hohen Eigenspannungen, anhand der Kurve mit R = 0 bei normalen Eigenspannungen und anhand der Kurve mit R = -1 bei vernachlässigbaren Eigenspannungen, wenn keine zusätzlichen Mittelspannungen vorhanden sind. Andernfalls müssen diese durch den dargestellten Einfluss des R-Wertes berücksichtigt werden.

108

104 105 106 107 108

10

20

40

6080

100

200

400

Legierungen: AlMg4,5Mn (AW-5083)AlMgSi1 T6 (AW-6082 T6)

7091

127

MPa

Ört

liche

Ver

glei

chss

pann

ungs

schw

ingb

reite

lo

c, v

.Mis

es

PÜ = 97,7 %

0

0,5

R = -1

k* = 22

k = 5,5

Bruchschwingspielzahl NB

Bild 6.3: Masterwöhlerlinie für den fiktiven Ersatzradius rf = 1,0 mm

In der folgenden Tabelle 6.1 sind die zulässigen lokalen Spannungsschwingbreiten für eine Schwingspielzahl von N = 2 . 106 und einer Überlebenswahrscheinlichkeit von Pü = 97,7 % zusammengefasst:

R loc, al [MPa] (N = 2*106)

-1 127

0 91

0,5 70

Tabelle 6.1: Zulässige lokale Spannungsschwingbreiten für unterschiedliche R-Werte

Diese Kurven sind jedoch noch nicht im Einklang mit dem IIW-Regelwerk im Hinblick auf die Neigungen und Abknickpunkte. Da die IIW-Empfehlungen immer eine Worst-Case-Betrachtung mit hohen Zugeigenspannungen darstellen, können die dargestellten Ergebnisse in folgender Weise übertragen werden:

Die lokal zulässige Spannungsschwingweite loc,al = 70 MPa für R = 0,5 bei einer Schwingspielzahl von N = 2 . 106 mit einer Überlebenswahrscheinlichkeit von Pü = 97,7 % kann als FAT-Klasse für die IIW-Empfehlung angenommen werden.

Die Wöhlerlinie kann durch diesen Punkt mit einer Neigung von k = 3,0 im Zeitfestigkeitsbereich bis N = 107 gelegt werden [Son04-1].

Nach N = 1 . 107 Schwingspielen wird die Wöhlerlinie mit k* = 22,0 (10% Festigkeitsabfall pro Dekade) für Beanspruchungsfälle mit konstanten Amplituden fortgesetzt [Son05].

109

Für eine Schadensakkumulationsrechnung sollte die Neigung k´= 5,0 der Wöhlerlinie und eine tatsächliche Schadenssumme von D = 0,5 verwendet werden, Bild 6.4, [Son04-1].

104 105 106 107 108 109

0.2

0.4

0.6

0.81

2

3

456

FAT-Klasse

k´ = 5(für variablen Amplituden)

k* = 22 (für konstante Amplituden)

k = 3

norm

iert

e Sp

annu

ngss

chw

ingb

reite

*

Schwingspielzahl NB

Bild 6.4: Normierte Wöhlerlinie für IIW-Empfehlung

Die Schwingfestigkeitsversuche aus der hier vorgestellten Untersuchung, die dieser Empfehlung zugrunde liegen, können in Wöhlerstreubänder zusammengefasst werden, die Neigungen von k = 5,5 aufweisen. Bei diesen Ergebnissen handelt es sich vorwiegend um Schweißverbindungen mit Dicken um t = 5 mm und Verbindungen mit geringer Steifigkeit. Bei diesen Dicken ist der Unterschied zwischen Anriss- und Bruchlebensdauer gering und die Neigungen von Anriss- und Bruchwöhlerlinie unterscheiden sich kaum (Anrisskriterium: erster technischer Anriss mit a = 0,5 mm). Bei dicken Schweißverbindungen ergibt sich jedoch durch den langen Rissfortschritt ein großer Unterschied zwischen der Anriss- und Bruchschwingspielzahl, der dann deutlich unterschiedlichen Neigungen von Anriss- und Bruchwöhlerlinie aufweißt, Bild 6.7 [Son01].

110

4 6 8104 2 4 6 8105 2 4 6 8106 2 4 6 8107 2 410

20

406080

100

200

400600800

1000

2000

10

20

406080100

200

4006008001000

2000

R = -1Pü = 50%

Werkstoff: AlMgSi0,7 T6 (AW-6005A) Dicke: t = 8 mmLastverhältnis: R = -1

HV8-Naht HY6,5-Naht HY5-Naht Kehlnaht

MPa

örtli

che

Ver

glei

chss

pann

ungs

schw

ingb

reite

a,lo

k,v.

Mis

es

MPa

k = 3

f

örtli

che

Ver

glei

chss

pann

ungs

ampl

itude

a,lo

k,v.

Mis

es

Schwingspielzahl NB

Quelle: Grzesiuk, Zenner

Bild 6.5: Wöhlerdiagramm H-Proben für rf = 1,0 mm und R = -1

Einen wichtigen Einfluss auf die Neigung hat auch die Steifigkeit der betrachteten Verbindungen. Am Beispiel der gemeinsamen Auswertung von dünnwandige (t = 8 mm) H-Proben, , Bild 5.15 und Bild 6.5, die im Gegensatz zu den Stumpfstoßverbindungen steife Aluminiumschweißverbindungen darstellen, zeigt sich die steile Neigung von k = 3 bei der gemeinsamen örtlichen Wöhlerlinie [Grz03]. Auch Versuche an geschweißten Großträgern verschiedener Aluminiumlegierungen mit Blechdicken von t = 15 mm und Steghöhen von 300 mm, Bild 6.6, weisen bei den Wöhlerlinien steile Neigungen zwischen k = 2,8 und k = 3,7 auf. Bei manchen Kerbdetails ergaben sich sogar Neigungen bis zu k = 1,6 [Ond92, Neu93].

Weil in den IIW-Empfehlungen vorwiegend von dickwandigen und gleichzeitig steifen Schweißkonstruktionen ausgegangen wird, die in der Regel steile Neigungen aufweisen, wird im Regelwerk bei Axial- oder Biegebelastung generell eine Neigung von k = 3 für die Bruchwöhlerlinie angenommen (Für Schubbelastung wird k = 5 vorgeschlagen). Vor diesem Hintergrund können die hier experimentell ermittelten Neigungen als Anrisswöhlerlinien betrachtet werden und die Neigung k = 3 des IIW-Regelwerkes als Bruchwöhlerlinie für dickwandige und steife Bauteile übernommen werden. Für dünnwandige, nicht steife Strukturen kann jedoch die im IIW-Regelwerk vorgesehene Neigung von k = 3 im Bereich N < 2*106 zu nichtkonservativen Ergebnissen führen, wenn die tatsächliche Wöhlerlinienneigung der Verbindungen flacher verlaufen. Es ist noch nicht geklärt, ob weitere Beschränkungen der Anwendbarkeit des IIW-Regelwerkes im Hinblick auf den genannten Zusammenhang nötig sind.

111

Quelle: Neumann/ Hobbacher

Bild 6.6: Ergebnisse für Schwingfestigkeitsversuche an geschweißten Gurtplatten aus Aluminium

DIA 6738d

Bild 6.7: Unterschiede zwischen kAnriß und kbruch bei dicken Schweißverbindungen

In den Fällen, in denen eine gute Fertigungsqualität oder geringe Zugeigenspannungen erwartet werden können, kann ein besseres Schwingfestigkeitsverhalten, wie z.B. in Bild 6.3, unterstellt werden.

Die hier dargestellten Vorschläge, die während der Entstehung dieser Arbeit in den entsprechenden Gremien zur Diskussion gestellt wurden, sind bereits in das IIW-Regelwerk übernommen worden [Hob05].

112

7 Schlussfolgerungen und Ausblick

Ausgangspunkt für die Untersuchung war die Frage, ob das Konzept der Mikrostützwirkung nach Radaj, als Beispiel für ein örtliches Spannungskonzept, zur Lebensdauerabschätzung von Aluminiumschweißverbindungen verschiedener Legierungstypen unter konstanten Amplituden allgemein anwendbar ist. Für AlMg4,5Mn als Beispiel für eine naturharte Legierung und AlMgSi1 T6 als Beispiel für eine warmausgehärtete Legierung konnte die Anwendbarkeit bei unterschiedlich scharf gekerbten Schweißverbindungen und unterschiedlichen Legierungstypen gezeigt werden. Durch die Einbeziehung der Neigung der Wöhlerlinie des Grundwerkstoffes ist es möglich, das Konzept der Mikrostützwirkung, welches ursprünglich nur für den Schwingspielzahlenbereich nach dem Abknickpunkt (sog. „Dauerfestigkeitsbereich“) vorgesehen war, auf den Zeitfestigkeitsbereich auszudehnen. Grundsätzlich zeichnet sich das Mikrostützwirkungskonzept dadurch aus, das es einen Zusammenhang zwischen werkstoff- und gefügespezifischen Kennwerten, der örtlichen Geometrie und der Schwingfestigkeit von Schweißverbindungen herstellt.

Der Anwender muss deshalb immer über diese Kennwerte verfügen oder sie durch Versuche ableiten und er muss für den versagenskritischen Bereich der auszulegenden Schweißverbindung das dort vorliegende Gefüge – grobkörniges Schweißgut, Wärmeeinflusszone oder Grundwerkstoff - kennen. Für die Praxis ist dies ein großer Nachteil, weil die Anwendung des Mikrostützwirkungskonzeptes von dieser Seite einen hohen Aufwand erfordert. Die Betrachtung der sich nach dem Mikrostützwirkungskonzept ergebenden Ersatzstrukturlängen * bzw. der fiktiven Ersatzradien f für verschiedene Legierungen und Werkstoffzustände hat

gezeigt, daß diese alle im Bereich zwischen f = 0,55 und 1,35 liegen. Es lag deshalb nahe, einen fiktiven Ersatzradius bestimmen zu können, der für das örtliche Spannungskonzept zugrunde gelegt werden kann, aber nicht den Nachteil hat, daß die jeweiligen *-Werte bekannt sein müssen. Aus diesem Grund wurde nach einem werkstoffunabhängigen Ausweg mittels des Konzeptes des fiktiven Ersatzradius gesucht.

Es wurden die Ergebnisse von Schwingfestigkeitsversuchen an insgesamt 17 verschiedenen Aluminiumschweißverbindungen, welche Formzahlen zwischen 1,3 und 18,5 aufweisen, in diese Untersuchung mit einbezogen. Die Werkstoffdicken lagen dabei zwischen 5 und 25 mm. Bei den betrachteten Aluminiumlegierungen handelt es sich sowohl um die oben genannte naturharte, als auch um warmausgehärtete. Für diese breite Vielfalt wurde gezeigt, dass das örtliche Spannungskonzept mit einem fiktivem Ersatzradius von rf = 1,0 mm die Lebensdauer unter konstanten Amplituden zutreffend abschätzen kann. Die breite Basis an Versuchsergebnissen ermöglicht es, dieses Konzept, welches bisher nur für Stahlschweißverbindungen in technischen Regelwerken (z.B. IIW und FKM) eingeführt war, auch auf den Bereich der Aluminiumschweißverbindungen mit Werkstoffdicken t 5 mm auszuweiten. Vorteilhaft ist dabei insbesondere die Anwendbarkeit eines einheitlichen fiktiven Ersatzradius von rf = 1,0 mm, sowohl für Stahl- als auch für Aluminiumschweißverbindungen. Der unterschiedliche Werkstoffeinfluss wird durch die Zugrundelegung unterschiedlicher Master-Wöhlerlinien für Stahl (FAT 225) und Aluminium (FAT 70) berücksichtigt.

In vielen Branchen des Maschinenbaues, die im Gegensatz zum Automobilbau keine umfangreiche Bauteilerprobung durchführen, wird bei der Auslegung auf Regelwerke zurückgegriffen. Dort hatte bisher das Nennspannungskonzept und verstärkt auch das Strukturspannungskonzept eine breite Akzeptanz gefunden. Für diese Branchen ist die Einführung

113

einer neuen Auslegungsmethode in Regelwerken von großer Bedeutung. Mit dem hier gemachten Vorschlag für eine IIW-Empfehlung wird der Forderung aus der industriellen Praxis entsprochen, die eine neue Methode nur aufnimmt, wenn eine regelwerksfähige Formulierung vorliegt. Bei der Formulierung des Vorschlages für eine IIW-Empfehlung wurde besonders auf die Bedeutung der Mittelspannungsunabhängigkeit der Masterwöhlerlinie im allgemeinen Fall von Aluminiumschweißverbindungen eingegangen. Für den Fall, dass weitergehende Informationen über den Eigenspannungszustand oder lastinduzierte Mittelspannungen vorliegen, wurden auch dafür Kennwerte in Form eines normierten Haigh-Diagrammes angegeben.

Die Anwendung des örtlichen Spannungskonzeptes mit einem fiktiven Ersatzradius von rf = 1,0 mm kann in der Praxis besonders dann rasche Verbreitung finden, wenn neben der Verankerung in Regelwerken die Finite-Element-Software die Möglichkeit einer vereinfachten Modellierung bietet. Mit der Entwicklung von Spezialelementen, die die Abbildung der Schweißnahtgeometrie mit dem genannten fiktiven Ersatzradius vereinfachen, kann erwartet werden, das sich die gesamte Auslegungskette in einem Softwaresystem implementieren lässt.

114

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[Wer01] Werner, U.: Anwendung lokaler bruchmechanischer Konzepte für eine Lebensdauerabschätzung von Aluminiumschweißverbindungen Forschungsbericht Nr. FB-220 (2001), Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit LBF, Darmstadt

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129

9 Abkürzungen und Formelzeichen

Formelzeichen

a Anrisslänge

A Bruchdehnung

b Probenbreite, Schweißnahtbreite

c Zyklischer Dehnungsexponent

C Bruchmechnische Konstante

E Elastizitätsmodul

f Versuchsfrequenz

F Korrekturfaktor der Rissgeometrie

Fa Lastamplitude

GW Grundwerkstoff

h Schweißnahtüberhöhung

k Neigung der Wöhlerlinie; Neigungsexponent der Basquin-Gleichung

K, K´ Zügiger, zyklischer Spannungskoeffizient

Käq äquivalenter Spannungsintensitätsfaktor

Kf Kerbwirkungszahl

Kt Kerbformzahl

m bruchmechanische Konstante; Exponent der Formzahlgleichung

M Mittelspannungsempfindlichkeit

n, n´ Zügiger, zyklischer Verfestigungsexponent

N Schwingspielzahl

NA Anrissschwingspielzahl

NB Bruchschwingspielzahl

NK Schwingspielzahl am Abknickpunkt der Wöhlerlinie

P Schädigungsparameter

PÜ Überlebenswahrscheinlichkeit

PSWT Schadensparameter nach Smith, Watson und Topper

rf fiktiver Ersatzradius (Konzept des fiktiven Ersatzradius nach Seeger)

rr Realer Kerbkrümmungsradius (Konzept des fiktiven Ersatzradius nach Seeger)

R Last-, Dehungs- bzw. Spannungsverhältnis

Rm Zugfestigkeit

130

Rp0,2 0,2% Dehngrenze

SG Schweißgut

s Spaltweite des Wurzelspaltes, Faktor der Mikrostützwirkung

t Blechdicke, Probendicke

T , TN Streuspannen in Spannungs- bzw. Schwingspielzahlrichtung

T* , T*N Bezogenes Streumaß in Spannungs- bzw. Schwingspielzahlrichtung

w Probendicke einschließlich Schweißnahtüberhöhung

WEZ Wärmeeinflusszone

griechische Buchstaben

Gesamtschwingbreite

Dehnung

Spannung

hs Hot-Spot-Spannung

k Kerbspannung, Spannung am Abknickpunkt

S Strukturspannung

V Vergleichsspannung

f Zyklischer Dehnungskoeffizient

0 Geometriefaktor für einen halbelliptischen Oberflächenriss

f Zyklischer Spannungskoeffizient

Kerbkrümmungsradius (Mikrostützwirkungskonzept nach Neuber/ Radaj)

f fiktiver Kerbradius (Mikrostützwirkungskonzept nach Neuber/ Radaj)

r realer Kerbkrümmungsradius (Mikrostützwirkungskonzept nach Neuber/ Radaj)

* Ersatzstrukturlänge (Mikrostützwirkungskonzept nach Neuber/ Radaj)

Nahtanstiegswinkel

131

Indizes

a Amplitude

k Kennwert für Pü = 50% am Knickpunkt der Wöhlerlinie

0 Anfangs-

A Anriss, axial

B Bruch, Biegung

exp experimentell

ö,v.Mises Örtliche Spannung nach der Gestaltänderungsenergiehypothese nach v. Mises

f fiktiv

r real

ges Gesamt

max maximal

tech technisch

132

Anhang A SchweißprotokolleTabelle A1 – A7

Schweißprotokoll – Stumpfstoß ohne Wurzelspalt AlMgSi1 T6Schweißdaten, Schweißanweisung MIG / MAG

Versuchskennzeichnung Kotowski Datum 22. 05. 2001 Schweißer Gillner Verfahren MIG

Schweißanlage VarioMig 400 Dalex Vorrichtung Längsfahrwerk m. Spanner

Grundwerkstoff AlMgSi 1 Blechdicke s mm 5 Zusatzwerkstoff AlSi 5 Abmessung mm 1,2

Gaszusammensetzung 100 % Argon 4.8 Fügeteilabmessungen mm L = 500 B = 410 Nahtgeometrie

Nahtform Doppel V-Naht Öffnungswinkel 75°Spaltbreite b ----- Schweiß - Position Wannenlage PA, beidseitig

Steghöhe c 1.5 mm Anzahl der Lagen 2Nahtvorbereitung

Mechanisch Chemisch Schematische Darstellung

Hobeln Beizen sauer Fräsen x Beizen basisch Schleifen Entfetten xFeilen Bürsten xSonstige Vorwärmen

BEMERKUNGEN WURZELSCHUTZ

Badstütze Badstützenform Badstützenwerkstoff Formiergas Sonstige

Programmadressierung Schweißnahtprüfung Röntgen SchallenBruch Farbeindringverfahren Sonstige

Schweißprozess - Parameter Puls o. Normal Puls

Lage 1 Lage 2 Lage 3 Lage 4 Lage 5 Lage 6 Programmnummer oder Potistellung Nr. / % 53 % 53 % Potistellung Lichtbogenkorrektur VD + 34 + 34 Schweißgeschwindigkeit m/min 0,67 0,67Drahtvorschubgeschwindigkeit m/min 6,11 6,11Drosselstellung Potiwert o. Stufe Pulsspannung V 36,5 36,5Pulsstromstärke APulszeit ms 2,0 2,0Pulsfrequenz Hz 272 272Grundstrom A 88 88Grundzeit msFlankenzeit Anstieg u. Abstieg ms 1,5-1,5 1,5-1,5 Kennlinien-Neigung V/100 A 3,5 3,5Schweißspannung ist Wert V 21 21Schweißstrom ist Wert A 140 140Brennerstellung längs Schweißnaht st/sl Grad st 25 st 25 Brennerstellung quer Schweißnaht Grad 90 90Brennerabstand gemessen Stromdüse mm 10-11 10-11Brennerführung Pendeln mmSchutzgas l/min 17 17Gasdüsendurchmesser innen 16 16

TABELLEN DISSERTAION 27-11-2003.DOC Tabelle A1

Die beiden Lagen müssen so tief eingebracht werden, daß sie ineinander Greifen und die Decklagen nicht höher als 2 mm sind.

Dual Puls an, Dual Frequenz = 5 Hz Dual PS 2 = 67,4 %

Schweißprotokoll – Stumpfstoß mit Wurzelspalt AlMgSi1 T6Schweißdaten, Schweißanweisung MIG / MAG





Nahtform I - Naht Öffnungswinkel -----Spaltbreite b ----- Schweiß - Position Wannenlage PA, beidseitig

Steghöhe c ----- Anzahl der Lagen 2Nahtvorbereitung


Hobeln Beizen sauer Fräsen x Beizen basisch Schleifen Entfetten xFeilen Bürsten Sonstige Vorwärmen





Lage 1 Lage 2 Lage 3 Lage 4 Lage 5 Lage 6 Programmnummer oder Potistellung Nr. / % 53 % 53 % Potistellung Lichtbogenkorrektur VD + 34 + 34 Schweißgeschwindigkeit m/min 1,00 1,00Drahtvorschubgeschwindigkeit m/min 4,70 4,70Drosselstellung Potiwert o. Stufe Pulsspannung V 36,5 36,5Pulsstromstärke APulszeit ms 2,0 2,0Pulsfrequenz Hz 178 178Grundstrom A 62 62Grundzeit msFlankenzeit Anstieg u. Abstieg ms 1,5-1,5 1,5-1,5 Kennlinien-Neigung V/100 A 3,5 3,5Schweißspannung ist Wert V 21,5 21,5Schweißstrom ist Wert A 159 159Brennerstellung längs Schweißnaht st/sl Grad st 30 st 30 Brennerstellung quer Schweißnaht Grad 90 90Brennerabstand gemessen Stromdüse mm 10-11 10-11Brennerführung Pendeln mmSchutzgas l/min 16 16Gasdüsendurchmesser innen 17 17


Die beiden Lagen müssen so eingebracht werden, daß ein Wurzelspalt von 2,5 mm entsteht und die Decklagen nicht höher als 2 mm sind.

Schweißprotokoll – Quersteife AlMgSi1 T6Schweißdaten, Schweißanweisung MIG / MAG





Nahtform Kehlnaht Öffnungswinkel ------Spaltbreite b ----- Schweiß - Position Wannenlage PA, beidseitig



Hobeln Beizen sauer Fräsen x Beizen basisch Schleifen Entfetten xFeilen Bürsten xSonstige Vorwärmen





Lage 1 Lage 2 Lage 3 Lage 4 Lage 5 Lage 6 Programmnummer oder Potistellung Nr. / % 53 % 53 % Potistellung Lichtbogenkorrektur VD + 34 + 34 Schweißgeschwindigkeit m/min 0,60 0,60Drahtvorschubgeschwindigkeit m/min 13,09 13,09Drosselstellung Potiwert o. Stufe Pulsspannung V 42,0 42,0Pulsstromstärke APulszeit ms 1,6 1,6Pulsfrequenz Hz 294 294Grundstrom A 104 104Grundzeit msFlankenzeit Anstieg u. Abstieg ms 2,5 – 2,0 2,5 – 2,0 Kennlinien-Neigung V/100 A 3,5 3,5Schweißspannung ist Wert V 24,7 24,7Schweißstrom ist Wert A 220 220Brennerstellung längs Schweißnaht st/sl Grad st 30 st 30 Brennerstellung quer Schweißnaht Grad 90 90Brennerabstand gemessen Stromdüse mm 10-11 10-11Brennerführung Pendeln mmSchutzgas l/min 20 20Gasdüsendurchmesser innen 17 17


Schweißprotokoll – Stumpfstoß ohne Wurzelspalt AlMg4,5MnSchweißdaten, Schweißanweisung MIG / MAG

Versuchskennzeichnung LBF Datum 2.-3. 12. 1993 Schweißer Hoppe Verfahren MIG

Schweißanlage MG-Pulsomat 450 Vorrichtung Längsfahrwerk m. Spanner

Grundwerkstoff AlMg4,5Mn W28 Blechdicke s mm 5 Zusatzwerkstoff SG-AlMg4,5Mn Abmessung mm 1,0

Gaszusammensetzung 100 % Argon Fügeteilabmessungen mm L = 500 B = 410 Nahtgeometrie

Nahtform Doppel V-Naht Öffnungswinkel -----Spaltbreite b ----- Schweiß - Position Wannenlage PA, beidseitig







Schweißprozess - Parameter Puls o. Normal Puls Puls

Lage 1 Lage 2 Lage 3 Lage 4 Lage 5 Lage 6 Programmnummer oder Potistellung Nr. / % 4 3Potistellung Lichtbogenkorrektur VD

Schweißgeschwindigkeit m/min 1,00 1,00Drahtvorschubgeschwindigkeit m/min 14,0 14,0Drosselstellung Potiwert o. Stufe Pulsspannung VPulsstromstärke APulszeit msPulsfrequenz Hz 100 100Grundstrom AGrundzeit msFlankenzeit Anstieg u. Abstieg msKennlinien-Neigung V/100 A Schweißspannung ist Wert VSchweißstrom ist Wert A 180 180Brennerstellung längs Schweißnaht st/sl Grad Brennerstellung quer Schweißnaht Grad Brennerabstand gemessen Stromdüse mmBrennerführung Pendeln mmSchutzgas l/min 20 20Gasdüsendurchmesser innen


Die beiden Lagen müssen so tief eingebracht werden, daß sie ineinander Greifen und die Decklagen nicht höher als 2 mm sind.

Schweißprotokoll – Stumpfstoß mit Wurzelspalt AlMg4,5MnSchweißdaten, Schweißanweisung MIG / MAG

Versuchskennzeichnung LBF Datum 2.-3.12.93 Schweißer Hoppe Verfahren MIG

Schweißanlage MG-Pulsomat 450 Vorrichtung Längsfahrwerk m. Spanner

Grundwerkstoff AlMg4,5Mn Blechdicke s mm 5 Zusatzwerkstoff SG-AlMg4,5Mn Abmessung mm 1,0

Gaszusammensetzung 100 % Argon Fügeteilabmessungen mm L = 500 B = 410 Nahtgeometrie

Nahtform I - Naht Öffnungswinkel -----Spaltbreite b ----- Schweiß - Position Wannenlage PA, beidseitig








Lage 1 Lage 2 Lage 3 Lage 4 Lage 5 Lage 6 Programmnummer oder Potistellung Nr. / % 4 3Potistellung Lichtbogenkorrektur VD

Schweißgeschwindigkeit m/min 1,00 1,00Drahtvorschubgeschwindigkeit m/min 13,9 14,0Drosselstellung Potiwert o. Stufe Pulsspannung VPulsstromstärke APulszeit msPulsfrequenz Hz 100 100Grundstrom AGrundzeit msFlankenzeit Anstieg u. Abstieg msKennlinien-Neigung V/100 A Schweißspannung ist Wert VSchweißstrom ist Wert A 140 140Brennerstellung längs Schweißnaht st/sl Grad Brennerstellung quer Schweißnaht Grad Brennerabstand gemessen Stromdüse mmBrennerführung Pendeln mmSchutzgas l/min 20 20Gasdüsendurchmesser innen


Die beiden Lagen müssen so eingebracht werden, daß ein Wurzelspalt von 2,5 mm entsteht und die Decklagen nicht höher als 2 mm sind.

Schweißprotokoll – Stumpfstoß ohne Wurzelspalt AlMg4,5Mn0,7

Schweißprotokoll zu AlMg4,5Mn (AA5083) / AlMg4,5Mn (AA5083)

Versuchkennzeichnung: Parameter Schwingproben – MIG-Tandem

Schweißer: Thomé

Schweißanlage: Closs Quinto (2x) / Duo Drive

Datum 26.4.99

Werkstoffe

Werkstoff: AlMg4,5Mn (AA5083) / AlMg4,5Mn Fügeteilabmessungen: ca. 300 mm / 140 mm / 5mm

Zusatzwerkstoff SG-AlMg4,5Mn DIN 1732 K 300 Hersteller: Elisental chg 003498-378 61.032.09

Abmessungen: 1,6 mm

Nahtgeometrie Badstütze

Nahtform: Y - Naht Schematische Darstellung des Nahtaufbaus

Badstützenform

Spaltbreite: Ohne Spalt

Steghöhe: 2,0 mm

Öffnungswinkel: 60 °

Anzahl der Lagen: 1

Y

Ohne

Nahtvorbereitung Ausführung

Mechanisch Datum / Uhrzeit Schweißgeschwindigkeit [m/min]

Anzahl der Lagen

Schlagen: - Seite a: 1,7 1

Bürsten: Ca. 3 Minuten vor Schweißbeginn

Zeit zwischen letzter Vorbereitung und Schweißzeit ca. 3 Min. Seite b:- -

Verfahrensspezifische Parameter

Lage 1 Slave Master

Schutzgas [l/min] Ar / He 70 / 30 15 15

Drahtvorschubgeschwindigkeit [m/min] 11 6,5

Impulsfrequenz [Hz] 200 200

Impulsstromstärke [A] 430 370

Pulszeit [ms] 2,3 2,3

Grundstrom [A] 90 90

Pulsflanke 1 1

Lichtbogenlänge [%] 20 20

Regelung IG IPKontaktrohabstand [mm] (10-12) (8-10)

Brennanstellwinkel [°] 7,5 stechend

Endkraterfüllen: Zeit [s] / Rampe [s] 0,0 / 0,0 0,2 / 0,2

Frequenz [Hz] 20 20

Grundstrom [A] 36 5

Startprogramm: Einschleich [m/min] 2,0 2,0

Frequenz [Hz] 20 20

Grundstrom [A] 5 5


Schweißprotokoll – Stumpfstoß ohne Wurzelspalt AlMgSi0,7 T6

Schweißprotokoll zu AlMgSi0.7 T6 (AA 6005) / AlMgSi0.7 T6 (AA 6005)

Versuchkennzeichnung: Parameter Schwingproben – MIG-Tandem

Schweißer: Rück

Schweißanlage: Closs Quinto (2x) / Duo Drive

Datum

Werkstoffe

Werkstoff: AlMgSi0.7 T6 (AA 6005) / AlMgSi0.7 T6 (AA 6005) Fügeteilabmessungen: ca. 300 mm / 120 mm / 5mm

Zusatzwerkstoff SG-AlMg4,5Mn DIN 1732 K 300 Hersteller: Elisental chg 003498-378 61.032.09

Abmessungen: 1,6 mm

Nahtgeometrie Badstütze

Nahtform: Y - Naht Schematische Darstellung des Nahtaufbaus

Badstützenform

Spaltbreite: Ohne Spalt

Steghöhe: 2,0 mm

Öffnungswinkel: 60 °

Anzahl der Lagen: 1

Y

Ohne

Nahtvorbereitung Ausführung

Mechanisch Datum / Uhrzeit Schweißgeschwindigkeit [m/min]

Anzahl der Lagen

Schlagen: - Seite a: 1,45 1

Bürsten: Ca. 3 Minuten vor Schweißbeginn

Zeit zwischen letzter Vorbereitung und Schweißzeit ca. 3 Min. Seite b:- -

Verfahrensspezifische Parameter

Lage 1 Slave Master

Schutzgas [l/min] Ar / He 70 / 30 14 18

Drahtvorschubgeschwindigkeit [m/min] 9,0 6,0

Impulsfrequenz [Hz] 150 150

Impulsstromstärke [A] 390 350

Pulszeit [ms] 2,3 2,3

Grundstrom [A] 110 90

Pulsflanke 1 1

Lichtbogenlänge [%] 35 15

Regelung IG IPKontaktrohabstand [mm] (12 – 10) (8 – 10)

Brennanstellwinkel [°] 7,5 stechend

Endkraterfüllen: Zeit [s] / Rampe [s] 0,0 / 0,0 0,2 / 0,2

Frequenz [Hz] 20 20

Grundstrom [A]

Startprogramm: Einschleich [m/min] 2,0 2,0

Frequenz [Hz] 20 20

Grundstrom [A] 5 5


133

Anhang B Schwingfestigkeits-ergebnisseTabelle B1 – B19

Ergebnisse der dehnungsgesteuerten Versuche - Grundwerkstoffe

AlMgSi1 T6 (AW-6082 T6)

a,ges

[%]a,pl

[%]a,el

[%]a

[MPa]max

[MPa]a/ max

[MPa]max

minRPSWT

[MPa]E-Modul

[GPa]NA NB Frequenz

f [s-1]Bemerkung

Prob

en-N

r.

n = NA / 2

G1 0,400 0,010 0,390 281 278 1,011 -1,02 279 70 2.920 2.940 2,0 A

G2 0,400 0,011 0,389 281 264 1,064 -1,13 272 70 3.100 3.100 2,0 U

G3 0,200 0,000 0,200 142 207 0,686 -0,38 170 70 93.040 93.040 12,0 A

G4 0,200 0,000 0,200 140 184 0,761 -0,51 160 70 96.800 99.300 2,0 Z

G5 0,600 0,170 0,430 304 313 0,971 -1,06 363 70 645 645 1,0 U

G6 0,700 0,257 0,443 322 313 1,029 -1,06 392 70 454 454 1,0 U

G7 0,700 0,263 0,437 320 310 1,032 -1,06 390 70 612 615 1,0 Z

G8 0,800 0,347 0,453 324 317 1,022 -1,05 421 70 382 383 1,0 Z

G9 0,170 0,000 0,170 122 111 1,099 -1,20 115 70 244.100 259.500 10,0 Z

G10 0,150 0,000 0,150 107 136 0,787 -0,56 119 70 562.000 581.700 10,0 Z

G11 0,300 0,000 0,300 216 156 1,385 -1,77 181 70 35.300 35.760 2,0 A

G12 0,400 0,010 0,390 276 252 1,095 -1,20 266 70 3.950 3.950 2,0 A

G13 0,800 0,342 0,458 326 318 1,025 -1,05 422 70 310 310 1,0 A

Werkstoff: AlMgSi1 T6 (AW-6082 T6), Grundwerkstoff Proben: Flachprobe; t = 5 mm, Kt,a = 1,0

Versuchsbedingungen: Axial, R = -1

A: Bruch außerhalb der Schneiden Z: Bruch zwischen den Schneiden U: Bruch unter den Schneiden

AlMg4,5Mn (AW-5083)

a,ges

[%]a,pl

[%]a,el

[%]a

[MPa]max

[MPa]a/ max

[MPa]max

minRPSWT

[MPa]E-Modul

[GPa]NA NB Frequenz

f [s-1]Bemerkung

Prob

en-N

r.

n = NA / 2

3 0,250 0,000 0,250 180 164 1,098 -1,19 173 73 78.358 78.358 1,0 Z

6 0,500 0,120 0,380 270 263 1,027 -1,05 310 73 1.368 1.369 1,0 Z

16 0,500 0,150 0,350 271 265 1,023 -1,04 311 75 490 514 1,0 Z

11 0,500 0,130 0,370 267 262 1,019 -1,04 315 76 1.061 1.172 1,0 Z

8 0,350 0,020 0,330 245 236 1,038 -1,08 246 73 4.371 4.317 1,0 Z

22 0,350 0,010 0,340 246 237 1,038 -1,08 248 74 5.908 6.907 1,0 Z

19 0,350 0,030 0,320 252 243 1,037 -1,07 253 75 3.262 3.262 1,0 Z

2 0,250 0,000 0,250 185 172 1,076 -1,15 180 75 9.365 9.365 1,0 Z

13 0,250 0,000 0,250 178 164 1,085 -1,17 173 73 61.000 67.239 1,0 Z

21 0,250 0,000 0,250 180 166 1,084 -1,16 174 73 40.583 40.583 1,0 Z

7 0,250 0,000 0,250 181 163 1,110 -1,22 174 74 49.164 49.164 1,0 Z

Werkstoff: AlMg4,5Mn (AW-5083), Grundwerkstoff

Proben: Rundprobe; = 5 mm, Kt,a = 1,0



TABELLEN DISSERTAION 27-11-2003.DOC Tabelle B1

Ergebnisse der dehnungsgesteuerten Versuche - Schweißgut


a,ges

[%]a,pl

[%]a,el

[%]a

[MPa]max

[MPa]a/ max

[MPa]max

minRPSWT

[MPa]E-Modul

[GPa]NA NB Frequenz

f [s-1]Bemerkung

Prob

en-N

r.

n = NA / 2

H1 0,600 0,295 0,305 226 220 1,027 -10,5 304 70 74 76 1,0 A

H2 0,400 0,118 0,282 212 206 1,029 -1,06 240 70 355 355 2,0 Z

H3 0,200 0,000 0,200 145 123 1,179 -1,18 131 70 59.360 59.360 10,0 Z

H4 0,160 0,000 0,160 115 102 1,127 -1,25 107 70 339.300 339.330 10,0 Z

H5 0,600 0,294 0,306 227 222 1,023 -1,05 305 70 112 114 1,0 A

H6 0,400 0,106 0,294 217 212 1,024 -1,04 244 70 448 448 1,0 A

H7 0,150 0,000 0,150 105 117 0,897 -0,79 111 70 167.100 244.300 10,0 Z

H8 0,300 0,016 0,284 192 188 1,021 -1,05 199 70 2.130 2.290 10,0 A

H9 0,150 0,000 0,150 113 102 1,108 -1,21 103 70 183.300 186.200 1,0 Z

H10 0,300 0,032 0,268 202 196 1,031 -1,07 203 70 1.930 2.510 2,0 Z

Werkstoff: AlMgSi1 T6 (AW-6082 T6), Schweißgut Proben: Flachprobe; t = 5 mm, Kt,a = 1,0



AlMg4,5Mn (AW-5083)

a,ges

[%]a,pl

[%]a,el

[%]a

[MPa]max

[MPa]a/ max

[MPa]max

minRPSWT

[MPa]E-Modul

[GPa]NA NB Frequenz

f [s-1]Bemerkung

Prob

en-N

r.

n = NA / 2

2 0,200 0,003 0,197 151 135 1,119 -1,24 127 60 59.678 62.976 1,0 Z

9 0,350 0,022 0,328 241 232 1,039 -1,07 242 72 3.749 4.301 1,0 Z

12 0,350 0,034 0,316 229 221 1,036 -1,07 241 75 862 958 1,0 Z

1 0,350 0,016 0,334 230 219 1,050 -1,1 235 72 8.476 9.384 1,0 Z

23 0,250 0,003 0,247 169 158 1,070 -1,14 164 68 46.544 64.080 1,0 Z

21 0,250 0,003 0,247 175 169 1,036 -1,07 174 72 30.651 50.023 1,0 Z

6 0,350 0,014 0,336 237 227 1,044 -1,09 239 72 4.694 5.844 1,0 Z

17 0,350 0,019 0,331 234 226 1,035 -1,07 232 68 2.012 2.012 1,0 Z

4 0,250 0,003 0,247 172 165 1,042 -1,08 172 72 32.745 35.224 1,0 Z

19 0,250 0,004 0,246 179 173 1,035 -1,07 177 72 18.786 19.866 1,0 Z

26 0,450 0,092 0,358 265 259 1,023 -1,05 290 72 1.173 1.243 1,0 Z

13 0,450 0,079 0,371 246 239 1,029 -1,06 270 68 865 2.077 1,0 Z

15 0,450 0,142 0,308 208 203 1,025 -1,04 253 70 92 130 1,0 Z

Werkstoff: AlMg4,5Mn (AW-5083), Schweißgut

Proben: Rundprobe; = 5 mm, Kt,a = 1,0




Ergebnisse der dehnungsgesteuerten Versuche - Wärmeeinflusszone


a,ges

[%]a,pl

[%]a,el

[%]a

[MPa]max

[MPa]a/ max

[MPa]max

minRPSWT

[MPa]E-Modul

[GPa]NA NB Frequenz

f [s-1]Bemerkung

Prob

en-N

r.

n = NA / 2

I 01 0,400 0,056 0,344 239 236 1,013 -1,03 257 70 2.050 2.050 2,0 G

I 02 0,400 0,090 0,307 220 215 1,025 -1,05 245 70 694 718 2,0 G

I 03 0,200 0,000 0,200 141 136 1,039 -1,08 138 70 95.100 96.200 10,0 G

I 04 0,170 0,000 0,170 120 114 1,056 -1,10 116 70 324.800 328.100 10,0 G

I 05 0,150 0,000 0,150 105 104 1,010 -1,03 104 70 140.800 145.500 10,0 G

I 06 0,600 0,252 0,348 241 246 0,979 -1,05 321 70 278 279 1,0 G

I 07 0,150 0,000 0,150 106 108 0,981 -0,95 106 70 570.500 601.600 10,0 G

I 08 0,700 0,350 0,350 251 242 1,030 -1,05 344 70 208 208 1,0 G

I 09 0,300 0,013 0,287 205 200 1,026 -1,06 205 70 2760 2780 2,0 G

I 10 0,300 0,016 0,284 203 200 1,021 -1,04 205 70 2310 2325 2,0 G

Werkstoff: AlMgSi1 T6 (AW-6082 T6), Wärmeeinflusszone Proben: Flachprobe; t = 5 mm, Kt,a = 1,0


A: Bruch außerhalb der Schneiden Z: Bruch zwischen den Schneiden U: Bruch unter den Schneiden G: Bruch im Grenzbereich der WEZ


Ergebnisse der kraftgeregelten Versuche – Grundwerkstoff - R = -1

Werkstoff: AlMgSi1 T6 (AW-6082 T6), Grundwerkstoff Probe: Flachprobe 20 x 5 mm² (ungekerbt), 40 x 5 mm² (scharf gekerbt) Belastung: axial, f = 20 s-1,

Ver

such

srei

he

Ver

such

snum

mer

Prob

en N

r.

Ker

bfor

mza

hl

Kt

Span

nung

sver

hältn

is

R Nen

nspa

nnun

gs-

ampl

itude

a [M

Pa]

Schw

ings

piel

zahl

Anr

iß

NA

Schw

ings

piel

zahl

Bru

ch

NB

Bem

erku

ngen

R21 21.01 A 15 1,0 -1 140,0 348.100 375.904

R21 21.02 A 16 1,0 -1 160,0 153.000 161.524

R21 21.03 A 17 1,0 -1 160,0 97.600 114.762

R21 21.04 A 18 1,0 -1 120,0 905.100 1.003.524

R21 21.05 A 19 1,0 -1 100,0 2.335.000 2.459.028

R21 21.06 A 20 1,0 -1 80,0 - 10.000.000 Durchläufer

R21 21.07 A 21 1,0 -1 140,0 252.800 297.273

R21 21.08 A 22 1,0 -1 90,0 - 10.000.000 Durchläufer

R21 21.09 A 23 1,0 -1 120,0 692.000 727.726

R21 21.10 A 24 1,0 -1 100,0 1.500.900 1.675.156

R21 21.11 A 20 1,0 -1 160,0 90.500 190.359 Hochgesetzt

R22 22.01 D 1 11,2 -1 100,0 0 28.720

R22 22.02 D 2 11,2 -1 70,0 0 71.556

R22 22.03 D 3 11,2 -1 40,0 153.000 574.897

R22 22.04 D 4 11,2 -1 35,0 279.500 916.413

R22 22.05 D 5 11,2 -1 30,0 892.000 1.496.860

R22 22.06 D 6 11,2 -1 25,0 2.548.900 3.559.460

R22 22.07 D 7 11,2 -1 20,0 - 10.000.000 Durchläufer

R22 22.08 D 8 11,2 -1 70,0 11.300 67.452

R22 22.09 D 9 11,2 -1 30,0 984.300 1.352.880

R22 22.10 DB 17 11,2 -1 50,0 75.600 222.180 Rissfortschritt




Ergebnisse der kraftgeregelten Versuche – Grundwerkstoff - R = 0

Werkstoff: AlMgSi1 T6 (AW-6082 T6), Grundwerkstoff Probe: Flachprobe 20 x 5 mm² (ungekerbt), 40 x 5 mm² (scharf gekerbt) Belastung: axial, f = 20 s-1,

Ver

such

srei

he

Ver

such

snum

mer

Prob

en N

r.

Ker

bfor

mza

hl

Kt

Span

nung

sver

hältn

is

R Nen

nspa

nnun

gs-a

mpl

itude

a [M

Pa]

Schw

ings

piel

zahl

Anr

iß

NA

Schw

ings

piel

zahl

Bru

ch

NB

Bem

erku

ngen

R23 23.01 A 01 1,0 0 75,0 510.600 567.396 DMS-Appliziert

R23 23.02 A 02 1,0 0 110,0 210.400 231.197

R23 23.03 A 03 1,0 0 75,0 934.300 1.049.843

R23 23.04 A 04 1,0 0 65,0 - 10.000.000 Durchläufer

R23 23.05 A 05 1,0 0 70,0 - 10.000.000 Durchläufer



R23 23.08 A 09 1,0 0 100,0 355.800 395.322

R23 23.09 A 10 1,0 0 90,0 455.200 523.151

R23 23.10 A 11 1,0 0 70,0 - 10.000.000 Durchläufer

R23 23.11 A 4.1 1,0 0 120,0 91.400 99.408 Hochgesetzt

R23 23.12 A 5.1 1,0 0 110,0 88.600 104.195 Hochgesetzt

R23 23.13 A 11.1 1,0 0 120,0 157.300 174.614 Hochgesetzt

R24 24.01 D 10 11,2 0 30,0 131.700 186.580

R24 24.02 D 11 11,2 0 20,0 501.000 700.790

R24 24.03 D 12 11,2 0 45,0 20.200 57.962

R24 24.04 D 13 11,2 0 15,0 3.001.500 4.053.000

R24 24.05 D 14 11,2 0 30,0 80.600 179.903

R24 24.06 D 15 11,2 0 15,0 1.993.000 11.944.700

R24 24.07 D16 11,2 0 25,0 280.200 497.149

R24 24.08 D 17 11,2 0 17,5 1.063.060 2.466.960

R24 24.09 DB 1 11,2 0 40,0 1.890 42.520 Rissfortschritt


R24 24.11 DB 5 11,2 0 20,0 294.000 1.083.300 Rissfortschritt



Ergebnisse der kraftgeregelten Versuche – Grundwerkstoff

Werkstoff: AlMg4,5Mn (AW-5083), Grundwerkstoff Probe: Flachprobe 40 x 5 mm² (scharf gekerbt) Belastung: axial, f = 20 s-1,

Ver

such

srei

he

Ver

such

snum

mer

Prob

en N

r.

Ker

bfor

mza

hl

Kt

Span

nung

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a [M

Pa]

Schw

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zahl

Anr

iß

NA

Schw

ings

piel

zahl

Bru

ch

NB

Bem

erku

ngen

R25 25.01 08 10,2 -1 22,5 558.380 Durchläufer

R25 25.02 08' 10,2 -1 45,0 54.400 hochgesetzt

R25 25.03 04 10,2 -1 45,0 80.770

R25 25.04 09 10,2 -1 45,0 93.750

R25 25.05 06 10,2 -1 35,0 206.500

R25 25.06 19 10,2 -1 35,0 208.830

R25 25.07 15 10,2 -1 35,0 261.340

R25 25.08 20 10,2 -1 35,0 262.353

R25 25.09 18 10,2 -1 35,0 236.840

R25 25.10 10 10,2 -1 45,0 87.304

R25 25.11 07 10,2 -1 45,0 87.625

R25 25.12 11 10,2 -1 25,0 1.396.966

R25 25.13 16 10,2 -1 20,0 2.923.382

R25 25.14 17 10,2 -1 10,0 10.000.000 Durchläufer

R25 25.15 17' 10,2 -1 25,0 1 133 242 hochgesetzt

R25 25.16 01 10,2 -1 15,0 10.000.000 Durchläufer

R25 25.17 01' 10,2 -1 45,0 54.037 hochgesetzt

R25 25.18 03 10,2 -1 15,0 10.000.000 Durchläufer

R25 25.19 03' 10,2 -1 35,0 145.646 hochgesetzt

R25 25.20 12 10,2 -1 18,0 3.707.320

R25 25.21 14 10,2 -1 18,0 3.479.794

R25 25.22 02 10,2 0 25,0 116.401 Rissfortschritt

R25 25.23 05 10,2 0 25,0 120.191 Rissfortschritt


Ergebnisse der kraftgeregelten Versuche – Grundwerkstoff

Werkstoff: AlMg4,5Mn (AW-5083), Grundwerkstoff Probe: Flachprobe 20 x 5 mm² (ungekerbt) Belastung: axial, f = 20 s-1,

Ver

such

srei

he

Ver

such

snum

mer

Prob

en N

r.

Ker

bfor

mza

hl

Span

nung

sver

hältn

is

Nen

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Bru

ch

NB

Bem

erku

ngen

R26 26.01 17 1,0 -1 170,0 - 95.006 R26 26.02 02 1,0 -1 170,0 70.000 76.797 R26 26.03 09 1,0 -1 170,0 84.300 84.300 R26 26.04 19 1,0 -1 170,0 58.360 118.541 R26 26.05 13 1,0 -1 170,0 71.825 74.575 R26 26.06 01 1,0 -1 140,0 396.790 401.050 R26 26.07 05 1,0 -1 140,0 775.873 781.298 R26 26.08 18 1,0 -1 140,0 452.400 459.812 R26 26.09 10 1,0 -1 140,0 956.321 956.321 R26 26.10 20 1,0 -1 140,0 345.904 347.111 R26 26.11 08 1,0 -1 120,0 - 5.000.000 DurchläuferR26 26.12 08' 1,0 -1 170,0 87.250 87.684 hochgesetzt R26 26.13 03 1,0 -1 130,0 676.592 680.110 R26 26.14 14 1,0 -1 120,0 - 10.000.000 DurchläuferR26 26.15 14' 1,0 -1 140,0 244.800 248.422 hochgesetzt R26 26.16 07 1,0 -1 120,0 - 10.000.000 DurchläuferR26 26.17 70' 1,0 -1 140,0 402.501 404.378 hochgesetzt R26 26.18 17 1,0 -1 170,0 95.006 R26 26.19 5 1,0 -1 130,0 - 293.884 R26 26.20 9 1,0 -1 130,0 - 353.473 R26 26.21 01 1,0 -1 90,0 - 5.000.000 Durchläufer R26 26.22 01' 1,0 -1 130,0 - 277.784 hochgesetzt R26 26.23 10 1,0 -1 90,0 - 5.000.000 Durchläufer R26 26.24 10' 1,0 -1 130,0 - 527.513 hochgesetzt R26 26.25 7 1,0 -1 110,0 - 1.649.521 R26 26.26 17.19 1,0 -1 110,0 - 5.000.000 Durchläufer R26 26.27 17' 1,0 -1 150,0 - 209.665 hochgesetzt R26 26.28 18 1,0 -1 110,0 - 5.000.000 Durchläufer R26 26.29 18´ 1,0 -1 150,0 - 156.854 hochgesetzt


Ergebnisse der kraftgeregelten Versuche – Schweißgut - R = -1

Werkstoff: AlMgSi1 T6 (AW-6082 T6), Schweißgut Probe: Flachprobe 20 x 5 mm² (ungekerbt), 40 x 5 mm² (scharf gekerbt) Belastung: axial, f = 20 s-1,

Ver

such

srei

he

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such

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mer

Prob

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NA

Schw

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piel

zahl

Bru

ch

NB

Bem

erku

ngen

R27 27.01 B11 1,0 -1 100,0 1.008.700 1.120.980

R27 27.02 B12 1,0 -1 90,0 944.000 1.097.760

R27 27.03 B13 1,0 -1 100,0 578.300 723.300

R27 27.04 B14 1,0 -1 90,0 1.268.300 1.335.100

R27 27.05 B15 1,0 -1 80,0 - 5.000.000 Durchläufer

R27 27.06 B16 1,0 -1 120,0 167.200 187.707

R27 27.07 B17 1,0 -1 130,0 121.500 128.059

R27 27.08 B18 1,0 -1 130,0 126.100 148.350

R27 27.09 B19 1,0 -1 110,0 406.500 446.711

R27 27.10 B20 1,0 -1 85,0 1.125.400 1.180.980

R27 27.11 B11 1,0 -1 100,0 1.008.700 1.120.980

R28 28.01 E10 11,2 -1 35,0 150.602 814.458

R28 28.02 E11 11,2 -1 25,0 3.950.200 8.687.310

R28 28.03 E12 11,2 -1 50,0 100.900 338.329

R28 28.04 E13 11,2 -1 30,0 996.200 2.228.840

R28 28.05 E14 11,2 -1 60,0 41.300 129.444

R28 28.06 E15 11,2 -1 25,0 1.530.800 3.130.680




Ergebnisse der kraftgeregelten Versuche – Schweißgut - R = 0

Werkstoff: AlMgSi1 T6 (AW-6082 T6), Schweißgut Probe: Flachprobe 20 x 5 mm² (ungekerbt), 40 x 5 mm² (scharf gekerbt) Belastung: axial, f = 20 s-1,

Ver

such

srei

he

Ver

such

snum

mer

Prob

en N

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piel

zahl

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NA

Schw

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piel

zahl

Bru

ch

NB

Bem

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ngen

R02 2.01 B 1 1,0 0 80,0 205.500 225.898

R02 2.02 B 2 1,0 0 100,0 10.100 14.531

R02 2.03 B 3 1,0 0 70,0 775.100 861.322

R02 2.04 B 4 1,0 0 60,0 - 5.000.000 Durchläufer

R02 2.05 B 5 1,0 0 100,0 50.400 56.024

R02 2.06 B 6 1,0 0 90,0 101.000 111.087

R02 2.07 B 7 1,0 0 70,0 366.400 394.012

R02 2.08 B 8 1,0 0 65,0 320.600 364.251

R02 2.09 B 9 1,0 0 100,0 49.600 66.180

R02 2.10 B10 1,0 0 60,0 1.791.400 1.885.620

R01 1.01 E 1 11,2 0 25,0 150.000 1.301.530

R01 1.02 E 2 11,2 0 17,5 529.411 2.672.910

R01 1.03 E 3 11,2 0 30,0 28.100 310.295

R01 1.04 E 4 11,2 0 40,0 9.493 85.944

R01 1.05 E 5 11,2 0 25,0 92.592 630.833

R01 1.06 E 7 11,2 0 20,0 569.105 2.222.500

R01 1.07 E 8 11,2 0 50,0 600 27.933

R01 1.08 E 9 11,2 0 16,0 3.095.240 6.468.620





Ergebnisse der kraftgeregelten Versuche – Schweißgut - R = -1

Werkstoff: AlMg4,5Mn (AW-5083), Schweißgut Probe: Flachprobe 20 x 5 mm² (ungekerbt) Belastung: axial, f = 20 s-1,

Ver

such

srei

he

Ver

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snum

mer

Prob

en N

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Ker

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NA

Schw

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zahl

Bru

ch

NB

Bem

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R03 3.01 15.4 1,0 -1 140,0 - 101.763

R03 3.02 15.4A 1,0 -1 140,0 - 73.816

R03 3.03 15.5A 1,0 -1 140,0 - 92.765

R03 3.04 15.7 1,0 -1 120,0 235.871 236.438

R03 3.05 15.5 1,0 -1 100,0 516.827 520.892

R03 3.06 15.2A 1,0 -1 100,0 914.510 917.448

R03 3.07 15.1 1,0 -1 100,0 234.039 255.999

R03 3.08 15.9A 1,0 -1 100,0 870.882 872.830

R03 3.09 15.3A 1,0 -1 100,0 778.448 783.684

R03 3.10 15.8 1,0 -1 70,0 - 10.000.000 Durchläufer

R03 3.11 15.8' 1,0 -1 140,0 - 92.554 hochgesetzt

R04 4.01 15.6A 1,0 -1 70,0 - 10.000.000 Durchläufer

R04 4.02 15.6A' 1,0 -1 140,0 - 114.256 hochgesetzt

R04 4.03 15.2 1,0 -1 80,0 - 10.000.000 Durchläufer

R04 4.04 15.2' 1,0 -1 140,0 60.000 66.753 hochgesetzt

R04 4.05 15.1A 1,0 -1 80,0 2.430.000 2.452.897

R04 4.06 15.6 1,0 -1 80,0 - 10.000.000 Durchläufer

R04 4.07 15.6' 1,0 -1 140,0 51.463 52.620 hochgesetzt


Ergebnisse der kraftgeregelten Versuche – Schweißgut – R = -1

Werkstoff: AlMg4,5Mn (AW-5083), Schweißgut Probe: Flachprobe 40 x 5 mm² (scharf gekerbt) Belastung: axial, f = 20 s-1,

Ver

such

srei

he

Ver

such

snum

mer

Prob

en N

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Ker

bfor

mza

hl

Kt

Span

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Pa]

Schw

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NA

Schw

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piel

zahl

Bru

ch

NB

Bem

erku

ngen

R06 6.01 17.1 10,2 -1 35,0 - 270.286

R06 6.02 17.5 10,2 -1 35,0 - 270.186

R06 6.03 17.2A 10,2 -1 35,0 - 336.460

R06 6.04 17.6A 10,2 -1 20,0 - 2.176.273

R06 6.05 17.3 10,2 -1 20,0 - 3.475.619

R06 6.06 17.4A 10,2 -1 45,0 - 112.993

R06 6.07 17.2 10,2 -1 45,0 - 106.528

R06 6.08 17.9A 10,2 -1 45,0 - 68.792

R06 6.09 17.8 10,2 -1 15,0 - 3.451.210

R06 6.10 17.1A 10,2 -1 15,0 - 10.000.000 Durchläufer

R06 6.11 17.1A' 10,2 -1 45,0 - 84.852 hochgesetzt

R05 5.01 17.10 10,2 -1 15,0 - 10.000.000 Durchläufer

R05 5.02 17.10' 10,2 -1 45,0 - 51.763 hochgesetzt

R05 5.03 17.5A 10,2 -1 15,0 - 2.333.941

R05 5.04 17.8A 10,2 -1 15,0 - 3.022.810

R05 5.05 17.7 10,2 -1 12,0 - 10.000.000 Durchläufer

R05 5.06 17.7' 10,2 -1 35,0 - 482.087 hochgesetzt

R05 5.07 17.4 10,2 0 25,0 - 103.913 Rißfortschritt

R05 5.08 17.9 10,2 0 25,0 - 90.424 Rißfortschritt


Ergebnisse der kraftgeregelten Versuche – Wärmeeinflußzone - R = -1

Werkstoff: AlMgSi1 T6 (AW-6082 T6), Wärmeeinflußzone Probe: Flachprobe 20 x 5 mm² (ungekerbt), 40 x 5 mm² (scharf gekerbt) Belastung: axial, f = 20 s-1,

Ver

such

srei

he

Ver

such

snum

mer

Prob

en N

r.

Ker

bfor

mza

hl

Kt

Span

nung

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Pa]

Schw

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piel

zahl

Anr

iß

NA

Schw

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piel

zahl

Bru

ch

NB

Bem

erku

ngen

R08 8.01 C 11 1,0 -1 120,0 310.500 344.800

R08 8.02 C 12 1,0 -1 100,0 1.200.500 1.255.500

R08 8.03 C 13 1,0 -1 90,0 587.500 652.660

R08 8.04 C 14 1,0 -1 120,0 259.600 288.885

R08 8.05 C 15 1,0 -1 140,0 55.400 61.306

R08 8.06 C 16 1,0 -1 100,0 535.600 594.869

R08 8.07 C 17 1,0 -1 80,0 370.200 405.233

R08 8.08 C 18 1,0 -1 140,0 87.200 96.748

R08 8.09 C 19 1,0 -1 80,0 129.300 1.391.070

R08 8.10 C 20 1,0 -1 90,0 638.700 706.142

R08 8.11 C 21 1,0 -1 85,0 - 10.000.000 Durchläufer

R07 7.01 F 1 11,2 -1 35,0 16.831 134.128

R07 7.02 F 2 11,2 -1 25,0 90.164 369.676

R07 7.03 F 3 11,2 -1 20,0 508.064 1.101.270

R07 7.04 F 4 11,2 -1 17,5 596.385 1.631.020

R07 7.05 F 5 11,2 -1 20,0 224.719 761.847

R07 7.06 F 6 11,2 -1 40,0 9.200 95.972

R07 7.07 F 7 11,2 -1 40,0 11.300 109.393

R07 7.08 F 8 11,2 -1 15,0 8.455.880 9.980.810




Ergebnisse der kraftgeregelten Versuche – Wärmeeinflußzone - R = 0

Werkstoff: AlMgSi1 T6 (AW-6082 T6), Wärmeeinflußzone Probe: Flachprobe 20 x 5 mm² (ungekerbt), 40 x 5 mm² (scharf gekerbt) Belastung: axial, f = 20 s-1,

Ver

such

srei

he

Ver

such

snum

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Prob

en N

r.

Ker

bfor

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Span

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Pa]

Schw

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zahl

Anr

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NA

Schw

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piel

zahl

Bru

ch

NB

Bem

erku

ngen

R09 9.01 C 01 1,0 0 100,0 76.800 82.011

R09 9.02 C 02 1,0 0 90,0 67.700 72.017

R09 9.03 C 03 1,0 0 80,0 330.100 354.557

R09 9.04 C 04 1,0 0 70,0 436.000 474.623

R09 9.05 C 05 1,0 0 60,0 - 10.000.000 Durchläufer

R09 9.06 C 06 1,0 0 65,0 - 10.000.000 Durchläufer

R09 9.07 C 07 1,0 0 100,0 102.500 113.780

R09 9.08 C 08 1,0 0 80,0 232.900 252.934

R09 9.09 C 09 1,0 0 70,0 526.400 572.023

R09 9.10 C 10 1,0 0 67,5 859.000 934.022

R10 10.01 F 9 11,2 0 40,0 4.200 46.788

R10 10.02 F 10 11,2 0 20,0 106.870 521.625

R10 10.03 F 11 11,2 0 30,0 19.892 146.986

R10 10.04 F 12 11,2 0 15,0 451.339 1.828.450

R10 10.05 F 13 11,2 0 13,0 - 10.000.000 Durchläufer



DISSERTATION TABELLEN ANHANG EINZELERGEBNISSE V1.DOC Tabelle B13

Ergebnisse der kraftgeregelten Versuche – Stumpfstoß ohne Wurzelspalt

Werkstoff: AlMgSi1 T6 (AW-6082 T6) Probe: Stumpfstoß ohne Wurzelspalt, MIG-Schweißung Belastung: axial, f = 20 s-1,

Ver

such

srei

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s-nu

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[MPa

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Schw

ings

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Br

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NB

Bem

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R11 11.1 1 -1 40,0 n.a. 2.280.300

R11 11.2 2 -1 40,0 n.a. 3.251.530

R11 11.3 3 -1 40,0 n.a. 5.252.240

R11 11.4 4 -1 40,0 n.a. 10.000.000 Durchläufer

R11 11.5 5 -1 40,0 n.a. 10.000.000 Durchläufer

R11 11.6 6 -1 40,0 n.a. 10.000.000 Durchläufer

R11 11.7 7 -1 45,0 n.a. 1.544.470

R11 11.8 8 -1 45,0 n.a. 2.302.170

R11 11.9 9 -1 50,0 n.a. 9.000.000

R11 11.10 10 -1 50,0 n.a. 10.000.000 Durchläufer

R11 11.11 11 -1 50,0 n.a. 1.310.330

R11 11.12 12 -1 50,0 n.a. 1.873.930

R11 11.13 13 -1 50,0 n.a. 2.059.290

R11 11.14 14 -1 50,0 n.a. 3.180.100

R11 11.15 15 -1 60,0 n.a. 524.932

R11 11.16 16 -1 80,0 n.a. 196.064

R11 11.17 17 -1 80,0 n.a. 203.440

R11 11.18 18 -1 80,0 n.a. 213.580

R11 11.19 19 -1 80,0 n.a. 381.544

R11 11.20 20 -1 80,0 n.a. 411.709

R11 11.21 21 -1 80,0 n.a. 411.710

R11 11.22 22 -1 100,0 n.a. 45.917

R11 11.23 23 -1 100,0 n.a. 54.626

R11 11.24 24 -1 100,0 n.a. 80.684

R11 11.25 25 -1 100,0 n.a. 85.667

R11 11.26 26 -1 100,0 n.a. 131.394

R11 11.27 27 -1 100,0 n.a. 158.880


Ergebnisse der kraftgeregelten Versuche – Stumpfstoß ohne Wurzelspalt

Probe: Stumpfstoß ohne Wurzelspalt, MIG-Schweißung Belastung: axial, f = 20 s-1,

Ver

such

srei

he

Ver

such

s-nu

mm

er

Prob

en N

r.

Span

nung

s-ve

rhäl

tnis

R

Nen

nspa

nnun

gs-

ampl

itude

a

[MPa

]

Schw

ings

piel

zahl

A

nriß

NA

Schw

ings

piel

zahl

Br

uch

NB

Bem

erku

ngen

R12 12.1 28 0 40,0 n.a. 1.815.380

R12 12.2 29 0 40,0 n.a. 1.004.960

R12 12.3 30 0 40,0 n.a. 1.841.060

R12 12.4 31 0 40,0 n.a. 850.918

R12 12.5 32 0 40,0 n.a. 419.279

R12 12.6 33 0 40,0 n.a. 468.503

R12 12.7 34 0 45,0 n.a. 374.818

R12 12.8 35 0 45,0 n.a. 757.700

R12 12.9 36 0 45,0 n.a. 616.681

R12 12.10 37 0 45,0 n.a. 755.149

R12 12.11 38 0 45,0 n.a. 367.023

R12 12.12 39 0 45,0 n.a. 370.448

R12 12.13 40 0 50,0 n.a. 270.536

R12 12.14 41 0 50,0 n.a. 409932

R12 12.15 42 0 50,0 n.a. 485.994

R12 12.16 43 0 50,0 n.a. 212.448

R12 12.17 44 0 50,0 n.a. 503.284

R12 12.18 45 0 60,0 n.a. 129.561

R12 12.19 46 0 60,0 n.a. 136.295

R12 12.20 47 0 60,0 n.a. 67.919

R12 12.21 48 0 60,0 n.a. 109.164

R12 12.22 49 0 60,0 n.a. 77.632


Ergebnisse der kraftgeregelten Versuche – Stumpfstoß mit Wurzelspalt

Werkstoff: AlMgSi1 T6 (AW-6082 T6) Probe: Stumpfstoß mit Wurzelspalt, MIG-Schweißung Belastung: axial, f = 20 s-1,

Ver

such

srei

he

Ver

such

s-nu

mm

er

Prob

en N

r.

Span

nung

s-ve

rhäl

tnis

R

Nen

nspa

nnun

gs-

ampl

itude

a

[MPa

]

Schw

ings

piel

zahl

A

nriß

NA

Schw

ings

piel

zahl

Br

uch

NB

Bem

erku

ngen

R13 13.1 1 -1 50,0 n.a. 465.033

R13 13.2 2 -1 50,0 n.a. 282.132

R13 13.3 3 -1 50,0 n.a. 370.869

R13 13.4 4 -1 50,0 n.a. 349.840

R13 13.5 5 -1 40,0 n.a. 1.418.670

R13 13.6 6 -1 40,0 n.a. 1.666.000

R13 13.7 7 -1 40,0 n.a. 598.715

R13 13.8 8 -1 40,0 n.a. 940.779

R13 13.9 9 -1 40,0 n.a. 1.049.740

R13 13.10 10 -1 35,0 n.a. 1.187.42

R13 13.11 11 -1 35,0 n.a. 1.987.260

R13 13.12 12 -1 35,0 n.a. 2.389.800

R13 13.13 13 -1 35,0 n.a. 2.587.700

R13 13.14 14 -1 30,0 n.a. 2.678.980

R13 13.15 15 -1 30,0 n.a. 2.880.390

R13 13.16 16 -1 30,0 n.a. 3.263.000

R13 13.17 17 -1 30,0 n.a. 1.548.330

R13 13.18 18 -1 25,0 n.a. 10.000.000 Durchläufer

R13 13.19 19 -1 27,0 n.a. 10.000.000 Durchläufer

R18 18.1 WS7 -1 50,0 n.a. 226.280 Vergleichsversuch LBF


R18 18.3 WS9 -1 25,0 n.a. 7.246.180 Vergleichsversuch LBF








Ergebnisse der kraftgeregelten Versuche – Stumpfstoß mit Wurzelspalt

Werkstoff: AlMgSi1 T6 (AW-6082 T6) Probe: Stumpfstoß mit Wurzelspalt, MIG-Schweißung Belastung: axial, f = 20 s-1,

Ver

such

srei

he

Ver

such

s-nu

mm

er

Prob

en N

r.

Span

nung

s-ve

rhäl

tnis

R

Nen

nspa

nnun

gs-

ampl

itude

a

[MPa

]

Schw

ings

piel

zahl

A

nriß

NA

Schw

ings

piel

zahl

Br

uch

NB

Bem

erku

ngen

R14 14.1 20 0 20,0 n.a. 2.444.020

R14 14.2 21 0 20,0 n.a. 1.650.890

R14 14.3 22 0 20,0 n.a. 3.213.480

R14 14.4 23 0 20,0 n.a. 1.346.890

R14 14.5 24 0 30,0 n.a. 237.497

R14 14.6 25 0 30,0 n.a. 147.997

R14 14.7 26 0 30,0 n.a. 308.865

R14 14.8 27 0 30,0 n.a. 343.409

R14 14.9 28 0 40,0 n.a. 30.207

R14 14.10 29 0 40,0 n.a. 59.366

R14 14.11 30 0 40,0 n.a. 42.301

R14 14.12 31 0 40,0 n.a. 68.958

R14 14.13 32 0 25,0 n.a. 450.769

R14 14.14 33 0 25,0 n.a. 662.219

R14 14.15 34 0 25,0 n.a. 733.051

R14 14.16 35 0 25,0 n.a. 444.466

R14 14.17 36 0 25,0 n.a. 559.176

R14 14.18 37 0 18,0 n.a. 2.557.640

R14 14.19 38 0 18,0 n.a. 6.180.950

R14 14.20 39 0 18,0 n.a. 2.434.330

R14 14.21 40 0 18,0 n.a. 10.000.000 Durchläufer

R14 14.22 41 0 16,0 n.a. 10.000.000 Durchläufer

R17 17.1 WS1 0 30,0 n.a. 456.140 Vergleichsversuch LBF

R17 17.2 WS2 0 15,0 n.a. 10.000.000 Durchläufer Vergleichsversuch LBF

R17 17.3 WS2´ 0 30,0 n.a. 215.556 hochgesetzt Vergleichsversuch LBF

R17 17.4 WS3 0 20,0 n.a. 1.289.100 Vergleichsversuch LBF

R17 17.5 WS4 0 20,0 n.a. 2.806.820 Vergleichsversuch LBF




Ergebnisse der kraftgeregelten Versuche – Quersteife

Werkstoff: AlMgSi1 T6 (AW-6082 T6) Probe: Quersteife, MIG-Schweißung Belastung: axial, f = 20 s-1,

Ver

such

srei

he

Ver

such

s-nu

mm

er

Prob

en N

r.

Span

nung

s-ve

rhäl

tnis

R

Nen

nspa

nnun

gs-

ampl

itude

a

[MPa

]

Schw

ings

piel

zahl

A

nriß

NA

Schw

ings

piel

zahl

Br

uch

NB

Bem

erku

ngen

R15 15.1 1 -1 50,0 n.a. 1.140.660

R15 15.2 2 -1 50,0 n.a. 2.178.340

R15 15.3 3 -1 50,0 n.a. 3.770.060

R15 15.4 4 -1 50,0 n.a. 4.,619.850

R15 15.5 5 -1 50,0 n.a. 10.000.000 Durchläufer

R15 15.6 6 -1 50,0 n.a. 10.000.000 Durchläufer

R15 15.7 7 -1 60,0 n.a. 10.000.000 Durchläufer

R15 15.8 8 -1 60,0 n.a. 568.387

R15 15.9 9 -1 60,0 n.a. 675.032

R15 15.10 10 -1 60,0 n.a. 1.331.690

R15 15.11 11 -1 60,0 n.a. 1.346.070

R15 15.12 12 -1 60,0 n.a. 3.681.320

R15 15.13 13 -1 80,0 n.a. 189.530

R15 15.14 14 -1 80,0 n.a. 398.548

R15 15.15 15 -1 80,0 n.a. 507.718

R15 15.16 16 -1 80,0 n.a. 545.128

R15 15.17 17 -1 80,0 n.a. 763.732

R15 15.18 18 -1 80,0 n.a. 968.991

R15 15.19 19 -1 90,0 n.a. 164.296

R15 15.20 20 -1 90,0 n.a. 197.593

R15 15.21 21 -1 90,0 n.a. 328.507

R15 15.22 22 -1 90,0 n.a. 354.906

R15 15.23 23 -1 90,0 n.a. 400.398

R15 15.24 24 -1 90,0 n.a. 430.761

R15 15.25 25 -1 40,0 n.a. 5.000.000 Durchläufer

R15 15.26 26 -1 40,0 n.a. 10.000.000 Durchläufer

R15 15.27 27 -1 40,0 n.a. 10.000.000 Durchläufer

R20 20.1 QS5 -1 80,0 n.a. 315978 Vergleichsversuch LBF


R20 20.3 QS7 -1 60,0 n.a. 10.000.000 Durchläufer Vergleichsversuch LBF



Ergebnisse der kraftgeregelten Versuche – Quersteife

Werkstoff: AlMgSi1 T6 (AW-6082 T6)0 Probe: Quersteife, MIG-Schweißung Belastung: axial, f = 20 s-1,

Ver

such

srei

he

Ver

such

s-nu

mm

er

Prob

en N

r.

Span

nung

s-ve

rhäl

tnis

R

Nen

nspa

nnun

gs-

ampl

itude

a

[MPa

]

Schw

ings

piel

zahl

A

nriß

NA

Schw

ings

piel

zahl

Br

uch

NB

Bem

erku

ngen

R16 16.1 28 0 50,0 n.a. 677.531

R16 16.2 29 0 50,0 n.a. 770.090

R16 16.3 30 0 50,0 n.a. 817.830

R16 16.4 31 0 50,0 n.a. 848.157

R16 16.5 32 0 50,0 n.a. 10.000.000 Durchläufer

R16 16.6 33 0 50,0 n.a. 10.000.000 Durchläufer

R16 16.7 34 0 60,0 n.a. 189.851

R16 16.8 35 0 60,0 n.a. 278.966

R16 16.9 36 0 60,0 n.a. 321.306

R16 16.10 37 0 60,0 n.a. 418.231

R16 16.11 38 0 60,0 n.a. 764.298

R16 16.12 39 0 60,0 n.a. 1.026.390

R16 16.13 40 0 70,0 n.a. 97.342

R16 16.14 41 0 70,0 n.a. 112.580

R16 16.15 42 0 70,0 n.a. 113.122

R16 16.16 43 0 70,0 n.a. 114.535

R16 16.17 44 0 70,0 n.a. 124.415

R16 16.18 45 0 70,0 n.a. 169.030

R19 19.1 QS1 0 70,0 n.a. 42.109 Vergleichsversuch LBF

R19 19.2 QS2 0 50,0 n.a. 5.000.000 Durchläufer Vergleichsversuch LBF




134

Anhang C RissfortschrittkurvenBild C1 – C6

0 200000 400000

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

38

40mm

Werkstoff: Blech, GrundwerkstoffProbe: Mittenrißzugprobe

39 x 5 mm2, 2a0 = 10 mm

Belastung: axial, lastgesteuert, R = -1

Werkstoff: AlMgSi1 T6 (AW-6082 T6) Probe DB5, a,n = 40 MPa

Probe DB6, a,n = 50 MPa

Werkstoff: AlMg4,5Mn (AW-5083) Probe 6 , a,n = 35 MPa

Probe 19, a,n = 35 MPa




R = -1

k

Anhang C- Rißfortschritt GW.OPJ

Rißfortschrittuntersuchung der Grundwerkstoffe AlMgSi1 T6 und AlMg4,5Mn - R = -1

Bild C1

Rißl

änge

a

Schwingspielzahl N

0 200000 400000 600000 800000

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

38

40mm


39 x 5 mm2, 2a0 = 10 mm

Belastung: axial, lastgesteuert, R = 0



Werkstoff: AlMg4,5Mn (AW-5083) Probe 2, a,n = 25 MPa


R = 0

Anhang C- Rißfortschritt GW.OPJ

Rißfortschrittuntersuchung der Grundwerkstoffe AlMgSi1 T6 und AlMg4,5Mn - R = 0

Bild C2

Rißl

änge

a

Schwingspielzahl N

0 200000 400000

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

38

40mm

Werkstoff: Blech, SchweißgutProbe: Mittenrißzugprobe

39 x 5 mm2, 2a0 = 10 mm


Werkstoff: AlMgSi1 T6 (AW-6082 T6) + AlSi5 Probe DB5, a,n = 45 MPa


Werkstoff: AlMg4,5Mn (AW-5083) + AlMgSi1 T6 Probe 17.1, a,n = 35 MPa

Probe 17.5, a,n = 35 MPa

Probe 17.2A, a,n = 35 MPa

R = -1

Anhang C - Rißfortschritt SG.OPJ

Rißfortschrittuntersuchung der Schweißgute AlMgSi1 T6 und AlMg4,5Mn - R = -1

Bild C3

Rißl

änge

a

Schwingspielzahl N

0 50000 100000 150000 200000

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

38

40mm

Werkstoff: Blech, SchweißgutProbe: Mittenrißzugprobe

39 x 5 mm2, 2a0 = 10 mm


Werkstoff: AlMgSi1 T6 (AW-6082 T6) + AlSi5 Probe DB14, a,n = 25 MPa


Werkstoff: AlMg4,5Mn (AW-5083) + AlMg4,5Mn Probe 17.4, a,n = 25 MPa

Probe 17.9, a,n = 25 MPa

R = 0

Anhang C - Rißfortschritt SG.OPJ

Rißfortschrittuntersuchung der Schweißgute AlMgSi1 T6 und AlMg4,5Mn - R = 0

Bild C4

Rißl

änge

a

Schwingspielzahl N

0 50000 100000 150000 200000

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

38

40mm


39 x 5 mm2, 2a0 = 10 mm




R = -1

Anhang C - Rißfortschritt WEZ.OPJ

Rißfortschrittuntersuchung der Wärmeeinflußzone AlMgSi1 T6 - R = -1

Bild C5

Rißl

änge

a

Schwingspielzahl N

0 50000 100000 150000 200000

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

38

40mm


39 x 5 mm2, 2a0 = 10 mm




R = 0

Anhang C - Rißfortschritt WEZ.OPJ

Rißfortschrittuntersuchung der Wärmeeinflußzone AlMgSi1 T6 - R = 0

Bild C6

Rißl

änge

a

Schwingspielzahl N

Lebenslauf

Christoph Morgenstern

geb. am 30. September 1973

in Darmstadt

1979 - 1982 Erich-Kästner-Schule, Grundschule in Darmstadt-Kranichstein

1982 - 1983 Frankensteinschule, Grundschule in Darmstadt-Eberstadt

1983 - 1992 Ludwig-Georgs Gymnasium, altsprachliches Gymnasium in Darmstadt

Juni 1992 Abitur

1992 - 1993 Zivildienst

1993 - 1999 Studium des allgemeinen Maschinenbaus

Technische Universität Darmstadt

Februar 1999 Diplom

seit 1999 Mitarbeiter des Fraunhofer Instituts für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF, Darmstadt

Documents

5 Anwendung von Kerbspannungskonzepten zur Berechnung der ...tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/717/5/Morgenstern_Diss_5von5.pdf · 89 5 Anwendung von Kerbspannungskonzepten zur Berechnung