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Christoph Böhne
Strategien zur Vermeidung von Liquid Metal Embrittlement beim Widerstandspunktschweißen von Stahlwerkstoffen
Beim Widerstandspunktschweißen (WPS) verzinkter hochfester Stahlgüten (engl. Advanced High Strength Steels – AHSS) kann es zum Auftreten von durch Flüssigmetallversprödung (engl. Liquid Metal Embrittlement – LME) verursachten Rissen kommen. Die Risse entstehen infolge der im Prozess vorherrschenden Bedingungen hinsichtlich Temperatur und Spannung. Sie werden als Qualitätsmangel betrachtet und schränken daher den Einsatz der AHSS ein.
Im Rahmen dieser Arbeit werden Prozessstrategien entwickelt, welche die Erzeugung von rissfreien Punktschweißverbindungen ermöglichen. Zunächst werden die Anwendungsgrenzen bestehender Vermeidungsansätze ermittelt und prozessseitige Einflussfaktoren auf die LME-bedingte Rissbildung identifiziert. Im anschließenden Schritt erfolgt die Analyse grundlegender Ursache-Wirkungs-Zusammenhänge und die Entwicklung einer Vorgehensweise zur gezielten und reproduzierbaren Rissvermeidung. Es wird nachgewiesen, dass durch die Anwendung der optimierten Prozessstrategien ein Auftreten von Rissen zuverlässig verhindert werden kann. Ergänzend zeigt eine Validierung mithilfe zerstörender Prüftechniken, dass die Verbindungstragfähigkeit der optimierten Schweißverbindungen derjenigen von nicht verzinkten und somit LME- und rissfreien Verbindungen entspricht. Die gewonnenen Erkenntnisse werden abschließend in Form einer Handlungsempfehlung zusammengefasst.
Im Rahmen dieser Arbeit werden Prozessstrategien entwickelt, welche die Erzeugung von rissfreien Punktschweißverbindungen ermöglichen. Zunächst werden die Anwendungsgrenzen bestehender Vermeidungsansätze ermittelt und prozessseitige Einflussfaktoren auf die LME-bedingte Rissbildung identifiziert. Im anschließenden Schritt erfolgt die Analyse grundlegender Ursache-Wirkungs-Zusammenhänge und die Entwicklung einer Vorgehensweise zur gezielten und reproduzierbaren Rissvermeidung. Es wird nachgewiesen, dass durch die Anwendung der optimierten Prozessstrategien ein Auftreten von Rissen zuverlässig verhindert werden kann. Ergänzend zeigt eine Validierung mithilfe zerstörender Prüftechniken, dass die Verbindungstragfähigkeit der optimierten Schweißverbindungen derjenigen von nicht verzinkten und somit LME- und rissfreien Verbindungen entspricht. Die gewonnenen Erkenntnisse werden abschließend in Form einer Handlungsempfehlung zusammengefasst.
Schlagwörter: Widerstandspunktschweißen; LME; Liquid Metal Embrittlement; Flüssigmetallversprödung; AHSS; Hochfester Stahl; Höchstfester Stahl
Berichte aus dem Laboratorium für Werkstoff- und Fügetechnik
Herausgegeben von Prof. Dr.-Ing. Ortwin Hahn und Prof. Dr.-Ing. Gerson Meschut, Paderborn
Band 159
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