Prüfung laserstrahlgeschweißter Verbindungen:
Gespeichert in:
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| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Aachen
Shaker
2000
|
| Schriftenreihe: | Aachener Berichte Fügetechnik
2000,3 |
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | Zugl.: Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2000 |
| Beschreibung: | 162 S. in getr. Zählung Ill., graph. Darst. : 21 cm |
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FREDERIC LUEDER
PRUEFUNG
LASERSTRAHLGESCHWEISSTER VERBINDUNGEN
AACHENER BERICHTE FUEGETECHNIK HERAUSGEBER: PROF. DR.-ING. U. DILTHEY
BAND 3/2000 SHAKER VERLAG
D 82 (DISS. RWTH AACHEN)
IMAGE 2
VI
I INHALTSVERZEICHNIS
TABLE OF CONTENTS
I INHALTSVERZEICHNIS, TABLE OF CONTENTS VI
II ABBILDUNGSVERZEICHNIS, LIST OF FIGURES IX
III TABELLENVERZEICHNIS, LIST OF TABLES XII
IV VERZEICHNIS DER SYMBOLE, INDIZES UND ABKUERZUNGEN
LIST OF SYMBOLS, INDICES AND ABBREVIATIONS XIII
V ABSTRACT XVII
1 EINLEITUNG 1
2 ZIELSETZUNG UND VORGEHENSWEISE 3
3 STAND DER TECHNIK 6
3.1 TECHNOLOGIE DES LASERSTRAHLSCHWEISSENS 6
3.1.1 DER LASERSTRAHLSCHWEISSPROZESS 6
3.1.2 CHARAKTERISIERUNG VON LASERSTRAHLUNG 7
3.1.3 EINFLUSS DER LASERPARAMETER AUF DEN SCHWEISSPROZESS 8
3.2 EINFLUSS DER SCHWEISSPARAMETER AUF DAS SCHWEISSERGEBNIS 9
3.2.1 METALLURGISCHE BETRACHTUNG VON SCHWEISSNAEHTEN 10
3.2.1.1 GEFUEGEAUSBILDUNG IN DER SCHWEISSNAHT 10
3.2.1.2 LASERSTRAHLSPEZIFISCHES SCHWEISSNAHTGEFUEGE 13
3.2.2 MECHANISCH-TECHNOLOGISCHE EIGENSCHAFTEN UND GEOMETRIE VON
LASERSTRAHLSCHWEISSNAEHTEN 14
3.2.3 PROZESSTYPISCHE UNREGELMAESSIGKEITEN DER SCHWEISSNAHT 19
3.2.4 LASER- UND ELEKTRONENSTRAHLSCHWEISSEN IM VERGLEICH 22
3.2.5 SCHWEISSVERFAHRENSANWEISUNG NACH DIN EN ISO 9956-11 23
3.3 GRUNDLAGEN DER PRUEFPROBLEMATIK LASERSTRAHLGESCHWEISSTER VERBINDUNGEN
24
3.3.1 BRUCHVERHALTEN UND BRUCHMECHANISMEN UN- UND NIEDRIGLEGIERTER
STAEHLE.... 24
3.3.2 EINFLUSS VON MISMATCH AUS DAS VERSAGENSVERHALTEN
LASERSTRAHLGESCHWEISSTER VERBINDUNGEN 29
3.3.3 SICHERHEITSKONZEPTE FUER GESCHWEISSTE KONSTRUKTIONEN 30
3.3.4 SICHERUNG DER GUETE VON SCHWEISSARBEITEN 31
IMAGE 3
VII
3.3.4.1 SCHWEISSANWEISUNGEN 34
3.3.4.2 BEWERTUNG STRAHLGESCHWEISSTER VERBINDUNGEN 34
3.3.4.3 VERFAHRENSPRUEFUNG 35
3.3.5 BESTIMMUNG DER EIGENSCHAFTEN LASERSTRAHLGESCHWEISSTER VERBINDUNGEN
36
4 UNTERSUCHTE SCHWEISSVERBINDUNGEN 38
4.1 WERKSTOFFE UND BLECHDICKEN 38
4.2 SCHWEISSVERSUCHE 39
4.3 GEFUEGEANALYSE DER SCHWEISSNAEHTE 39
5 PRUEFUNG DER FESTIGKEIT UND VERFORMBARKEIT 41
5.1 HAERTEPRUEFUNG 41
5.2 ZUGPRUEFUNG 42
5.2.1 ZUGVERSUCH 42
5.2.2 MINIZUGPROBEN 43
5.2.3 LASERSTRAHLGESCHWEISSTE QUERZUGPROBEN 44
5.2.4 LASERSTRAHLGESCHWEISSTE LAENGSZUGPROBEN 46
5.3 BIEGEPRUEFUNG 48
5.3.1 BIEGEVERSUCH 48
5.3.2 QUERBIEGEVERSUCH AN LASERSTRAHLGESCHWEISSTEN PROBEN 49
5.3.3 LAENGSBIEGEVERSUCH AN LASERSTRAHLGESCHWEISSTEN PROBEN 50
6 PRUEFUNG DER KERBSCHLAGZAEHIGKEIT 52
6.1 EINFLUSSGROESSEN AUF DAS ZAEHIGKEITSVERHALTEN UN- UND NIEDRIGLEGIERTER
STAEHLE 52
6.2 KERBSCHLAGBIEGEVERSUCH 55
6.3 RISSAUSWANDERN BEIM KERBSCHLAGBIEGEVERSUCH LASERSTRAHLGESCHWEISSTER
PROBEN 56
6.3.1 TEMPERATURABHAENGIGKEIT DES VERSAGENS LASERSTRAHLGESCHWEISSTER
KERBSCHLAGBIEGEPROBEN 57
6.3.2 KENNWERTE ZUR CHARAKTERISIERUNG DES RISSAUSWANDERNS 59
6.3.3 EINFLUSSFAKTOREN AUF DAS VERSAGENSVERHALTEN DER
KERBSCHLAGBIEGEPROBEN 63
6.3.3.1 EINFLUSS DER GRUNDWERKSTOFFESTIGKEIT UND DES
MISMATCHVERHAELTNISSES
AUF DAS RISSAUSWANDERN 63
IMAGE 4
VIII
6.3.3.2 EINFLUSS DES MISMATCHVERHAELTNISSES 64
6.3.3.3 EINFLUSS DER NAHTGEOMETRIE AUF DAS RISSAUSWANDERN 64
6.3.3.4 EINFLUSS DER BEANSPRUCHUNG DER KERBSPITZE AUF DAS
VERSAGENSVERHALTEN DER PROBE 64
6.3.3.5 AUSPRAEGUNG DES UEBERGANGSBEREICHES DER
KERBSCHLAGARBEIT/TEMPERATUR-KURVE 65
6.4 KERSCHLAGBIEGEVERSUCH MIT STUETZNAHTPROBEN 66
6.5 KERBSCHLAGBIEGEVERSUCHE MIT SEITENKERBUNG 68
6.5.1.1 EINFLUSS DER SEITENKERBUNG AUF DIE KENNWERTE DER
KERBSCHLAGARBEIT/TEMPERATUR-KURVE 69
6.6 INSTRUMENTIERTER KERBSCHLAGBIEGEVERSUCH 73
6.6.1 FLIESSKRAFT F G 74
6.6.2 HOECHSTKRAFT F M 74
6.6.3 TEILSCHLAGARBEIT W GY 75
6.6.4 TEILSCHLAGARBEIT W M 76
6.7 INTERPRETATION DER PRUEFERGEBNISSE LASERSTRAHLGESCHWEISSTER
KERBSCHLAGBIEGEPROBEN 77
7 ZUSAMMENFASSUNG, BEWERTUNG UND AUSBLICK 84
8 VERZEICHNIS DER NORMEN UND REGELWERKE 90
9 LITERATUR 93
ANHANG A: PLANUNG UND ERGEBNISSE DER SCHWEISSVERSUCHE A-1
ANHANG B: GEFUEGEKATALOG B-1
ANHANG C: A V-T-KURVEN GESCHWEISSTER STANDARDPROBEN C-1
ANHANG D: A*-T-KURVEN GESCHWEISSTER PROBEN MIT SEITENKERBEN D-1
ANHANG E: A*-T-KURVEN VON GRUNDWERKSTOFFPROBEN MIT UND OHNE
SEITENKERBEN.... E-1
ANHANG F: ERGEBNISSE DER ZUGVERSUCHE F-1
IMAGE 5
IX
II ABBILDUNGSVERZEICHNIS
LIST OF FIGURES
ABBILDUNG 2-1 VORGEHENSWEISE 4
FIGURE 2-1 PROCEDURE
ABBILDUNG 3-1 PRINZIP DES LASERSTRAHLSCHWEISSENS (TIEFSCHWEISSEFFEKT) 7
FIGURE 3-1 PRINCIPLE OFLASER BEAM WELDING (DEEP PENETRATION WELDING)
ABBILDUNG 3-2 TEMPERATURFELD UND GEFUEGEBILDUNG BEIM
LICHTBOGENSCHWEISSEN.. 10
FIGURE 3-2 DISTRIBUTION OF TEMPERATURE AND STRUCTURE FORMATION ON ARC
WELDING
ABBILDUNG 3-3 TEMPERATURFELD UND GEFUEGEBILDUNG BEIM
LASERSTRAHLSCHWEISSEN.. 13
FIGURE 3-3 DISTRIBUTION OF TEMPERATURE AND STRUCTURE FBRMATION ON LASER
BEAM WELDING
ABBILDUNG 3-4 SZTU-DIAGRAMM DES WERKSTOFFES 10CRMO9-10 [37] 15
FIGURE 3-4 WTTT-DIAGRAMM OF 10CRMO9-10
ABBILDUNG 3-5 DIAGRAMM DER MECHANISCH-TECHNOLOGISCHEN KENNWERTE FUER
10CRMO9-10 16
FIGURE 3-5 DIAGRAMM OF THE MECHANICAL PROPERTIES OF 10CRMO9-10
ABBILDUNG 3-6 EINFLUSS DER STRECKENENERGIE AUF NAHTGEOMETRIE UND
HAERTEPROFIL... 17
FIGURE 3-6 INFLUENCE OFHEAT INPUT ON WELD GEOMETRY AND HARDNESS PROFILE
ABBILDUNG 3-7 ANFORDERUNGEN AN DIE GEOMETRIE DES NAHTQUERSCHLIFFES 18
FIGURE 3-7 WELD SHAPE LIMITATIONS
ABBILDUNG 3-8 EINFLUSS VON STRECKENENERGIE UND FOKUSLAGE AUF DIE NAHTFORM
19
FIGURE 3-8 INFLUENCE OFHEAT INPUT AND FOCUS POSITION ON WELD GEOMETRY
ABBILDUNG 3-9 UNREGELMAESSIGKEITEN DER SCHWEISSNAHT 20
FIGURE 3-9 WELD IRREGULARITIES
ABBILDUNG 3-10 LASER- UND ELEKTRONSTRAHLSCHWEISSNAHT IM VERGLEICH 22
FIGURE 3-10 COMPARISON OFLASER AND ELECTRON BEAM WELD
ABBILDUNG 3-11 EINFLUSS DER PROZESSPARAMETER AUF DAS SCHWEISSERGEBNIS 23
FIGURE 3-11 INFLUENCE OF THE PROCESS PARAMETERS ONTO THE WELD
ABBILDUNG 3-12 MOHRSCHER SPANNUNGSKREIS FUER VERSCHIEDENE
SPANNUNGSZUSTAENDE 26
FIGURE 3-12 TENSION CIRCLE OF MOHR FOR DIFFERENT STATES OFTENSION
ABBILDUNG 3-13 CHARAKTERISIERUNG DES VERFORMUNGS- UND BRUCHVERHALTENS 27
FIGURE 3-13 CHARACTERISATION OFSTRESS STRAIN BEHAVIOUR
IMAGE 6
ABBILDUNG 3-14 ELEMENTE DER QUALITAETSSICHERUNG FUER DAS SCHWEISSEN 33
FIGURE 3-14 ELEMENTS OF QUALITY ASSURANCE FOR WELDING
ABBILDUNG 3-15 QUALITAETSANFORDERUNGEN DER STRAHLSCHWEISSTECHNIK 33
FIGURE 3-15 DEMANDS OF QUALITY IN BEAM WELDING
ABBILDUNG 5-1 HAERTEVERLAUF QUER ZUR SCHWEISSNAHT (S460N, A=10 MM) 42
FIGURE 5-1 HARDNESS OF THE CROSS SECTION
ABBILDUNG 5-2 PROBENGEOMETRIE DER MINI-RUNDZUGPROBEN 43
FIGURE 5-2 GEOMETRY OFMICRO TENSILE SPECIMENS
ABBILDUNG 5-3 ERGEBNIS DER ZUGPRUEFUNG MIT MINIZUGPROBEN (3 PROBEN) 44
FIGURE 5-3 RESULT OF TENSILE TEST WITH MICRO SPECIMENS (3 SPECIMENS)
ABBILDUNG 5-4 LASERSTRAHLGESCHWEISSTE QUERZUGPROBE 45
FIGURE 5-4 LASER BEAM WELDED TRANSVERSE TENSILE TEST SPECIMEN
ABBILDUNG 5-5 DEHNUNGSVERTEILUNG BEI DER QUERZUGPROBE 45
FIGURE 5-5 STRAIN DISTHBUTION OF TRANSVERSE TENSILE TEST SPECIMEN
ABBILDUNG 5-6 ERGEBNISSE DER ZUGVERSUCHE (S460N, A=10 MM) 47
FIGURE 5-6 RESULTS OFTHE TENSILE TESTS
ABBILDUNG 5-7 LASERSTRAHLGESCHWEISSTE LAENGSZUGPROBE 47
FIGURE 5-7 LASER BEAM WELDED LONGITUDINAL TENSILE TEST SPECIMEN
ABBILDUNG 5-8 SPANNUNGSVERTEILUNG IN DER BIEGEPROBE 49
FIGURE 5-8 STRESS DISTRIBUTION IN THE BENDING SPECIMEN
ABBILDUNG 5-9 BIEGEPROBEN NACH DEM VERSUCH 50
FIGURE 5-9 BENDING SPECIMENS AFTER THE TEST
ABBILDUNG 6-1 EINFLUSS DER TEMPERATUR AUF DIE BRUCHAUSLOESENDE SPANNUNG 52
FIGURE 6-1 INFLUENCE OFTHE TEMPERATURE ONTO THE FRACTURE STRESS
ABBILDUNG 6-2 EINFLUSS DER SPANNUNGSMEHRACHSIGKEIT AUF DIE
BRUCHAUSLOESENDE
SPANNUNG 53
FIGURE 6-2 INFLUENCE OF THE STRESS DISTRIBUTION ONTO THE FRACTURE STRESS
ABBILDUNG 6-3 EINFLUSS VON MISCHKRISTALLVERFESTIGUNG, KALTVERFESTIGUNG
UND
AUSSCHEIDUNGSHAERTEN AUF DIE BRUCHAUSLOESENDE SPANNUNG 54
FIGURE 6-3 INFLUENCE OF HIGHER STRENGTH BY MIXED CRYSTAL, COLD DEFONNING
AND
DISPERSIONS ONTO THE FRACTURE STRESS
ABBILDUNG 6-4 SPANNUNGSOPTISCHE MODELLE UNTER BIEGEBEANSPRUCHUNG 54
FIGURE 6-4 OPTICAL MODEL OF STRESS DISTRIBUTION WITH BENDIG
IMAGE 7
XI
ABBILDUNG 6-5 BRUCHVERHALTEN GESCHWEISSTER KERBSCHLAGBIEGEPROBEN 57
FIGURE 6-5 CRACKING BEHAVIOUR OF LASER BEAM WELDED IMPACT SPECIMENS
ABBILDUNG 6-6 VERSAGEN DER PROBE IM SCHWEISSGUT (S890QL, -60C, 25 J) 57
FIGURE 6-6 CRACK OF THE SPECIMEN IN THE WELD METAL
ABBILDUNG 6-7 AUSWANDERN DES RISSES ENTLANG DER FUSIONSLINIE, UNTERER
UEBERGANGSBEREICH (S890QL, -20C, 155 J) 58
FIGURE 6-7 CRACK PATH DEVIATION INTO THE FUSIONLINE, UNDER TRANSITION
ABBILDUNG 6-8 AUSWANDERN DES RISSES IN DIE FUSIONSLINIE, OBERER
UEBERGANGSBEREICH (S890QL, 60C, 166 J) 59
FIGURE 6-8 CRACK PATH DEVIATION INTO THE FUSIONLINE, UPPER TRANSITION
ABBILDUNG 6-9 AUSWANDERN DES RISSES IN DEN GRUNDWERKSTOFF
(P460NL1, ISO-V 5,0, 60C, 120 J) 59
FIGURE 6-9 CRACK PATH DEVIATION INTO THE BASE MATERIAL
ABBILDUNG 6-10 CHARAKTERISIERUNG DES UEBERGANGSBEREICHES BEI A/T-KURVEN
60
FIGURE 6-10 CHARACTERISATION OF THE TRANSITION OF
IMPACT/TEMPERATURE-CURVES
ABBILDUNG 6-11 EINFLUSSGROESSEN DES UEBERGANGSBEREICHES 65
FIGURE 6-11 INFLUENCE FACTORS OF THE TRANSITION
ABBILDUNG 6-12 GEOMETRIE UND HAERTEVERLAUF VON STUETZNAHTSCHWEISSUNGEN
(P460NL, A = 6 MM) 66
FIGURE 6-12 GEOMETRY AND HARDNESS OF SIDEWELDS
ABBILDUNG 6-13 ERGEBNIS DER KERBSCHLAGPRUEFUNG VON PROBEN MIT STUETZNAEHTEN
67
FIGUM 6-13 RESULT OFTHE TESTING OF SPECIMENS WITH SIDEWELDS
ABBILDUNG 6-14 SEITENGEKERBTE KERBSCHLAGBIEGEPROBE 68
FIGURE 6-14 SIDE NOTCHED IMPACT SPECIMENS
ABBILDUNG 6-15 KERBSCHLAGZAEHIGKEIT UNTERSCHIEDLICHER PROBENGEOMETRIEN
(10CRMO9-10, GW) 69
FIGURE 6-15 NOTCH IMPACT STRENGTH OFDIFFERENT SPECIMEN GEOMETRIES
ABBILDUNG 6-16 KERBSCHLAGARBEIT LASERSTRAHLGESCHWEISSTER PROBEN MIT
UNTERSCHIEDLICHEN SEITENKERBEN (S460N) 70
FIGURE 6-16 IMPACT ENERGY OF LASER BEAM WELDED SPECIMENS WITH SIDE NOTCH
ABBILDUNG 6-17 BRUCH EINER SEITENGEKERBTEN KERBSCHLAGPROBE
(10CRMO9-10, -20C, 155 J, 20%SK) 71
FIGURE 6-17 FRACTURE OF A SIDE NOTCHED SPECIMEN
IMAGE 8
XII
ABBILDUNG 6-18 A/T-KURVE LASERSTRAHLGESCHWEISSTER PROBEN MIT
20% SEITENKERBUNG (10CRMO9-10, ISO-V 5,0) 72
FIGURE 6-18 IMPACT-TRANSITION-CURVE OF LASER BEAM WELDED 20% SIDE
NOTCHED SPECIMENS
ABBILDUNG 6-19 KENNGROESSEN DES INSTRUMENTIERTEN KERBSCHLAGBIEGEVERSUCHES
73
FIGURE 6-19 DATA OFTHE INSTRUMENTED IMPACT TEST
ABBILDUNG 6-20 TEMPERATURABHAENGIGKEIT DER KRAFT F GY
(10CRMO9-10, LASERSTRAHLGESCHWEISST) 74
FIGURE 6-20 TEMPERATURE SENSITIVITY OF THE FORCE F GY
ABBILDUNG 6-21 TEMPERATURABHAENGIGKEIT DER KRAFT FM
(10CRMO9-10, LASERSTRAHLGESCHWEISST) 75
FIGURE 6-21 TEMPERATURE SENSITIVITY OF THE FORCE F M
ABBILDUNG 6-22 WGY/SGV-DIAGRAMM DES (10CRMO9-10, LASERSTRAHLGESCHWEISST)
76
FIGURE 6-22 DIAGRAMM WG/S GY
ABBILDUNG 6-23 WM/SM DIAGRAMM (10CRM09-10, EB-GESCHWEISST) 76
FIGURE 6-23 DIAGRAMM W*/S M
ABBILDUNG 6-24 SPANNUNGSFELDER EINER KERBSCHLAGBIEGEPROBE 78
FIGURE 6-24 AREAS OFSAME STRESS IN CHARPY SPECIMENS
ABBILDUNG 6-25 VERGLEICH DER BRUCHSPANNUNGEN 78
FIGURE 6-25 COMPARISON OF FRACTURE STRESS
ABBILDUNG 6-26 VERSAGENSMECHANISMEN BEI DER PRUEFTEMPERATUR T SQ I TS TGW
81
FIGURE 6-26 FRACTURE MECHANICS AT TESTING TEMPERATURE T SG^TSTGW
ABBILDUNG 6-27 VERSAGENSMECHANISMEN BEI DER PRUEFTEMPERATUR T 2: TGW 82
FIGURE 6-27 FRACTURE MECHANICS AT TESTING TEMPERATURE T T GW
III TABELLENVERZEICHNIS
LISTOFTABLES
TABELLE 3-1 GEGENUEBERSTELLUNG GESETZLICH GEREGELTER UND UNGEREGELTER
BEREICHE 32
TABLE 3-1 COMPARISON OF REGULATED AND NOT REGULTATED SECTORS
|
| any_adam_object | 1 |
| author | Lüder, Wolf Frederic Joachim Artur |
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