Zur Übersicht

Oral-Poster-Präsentation

Kaltrissprüfung hochfester Feinkornbaustähle beim Schweißen mit modifiziertem Sprühlichtbogen

Mittwoch (04.12.2019)
10:35 - 10:40 Uhr

Aktuelle Forderungen nach Energie- und Ressourceneffizienz erfordern in vielen Industriebranchen den zunehmenden Einsatz hochfester Feinkornbaustähle mit Streckgrenzen von bis zu 960 MPa. Ziel ist es, durch Werkstoffsubstitution die Nutzlasten bei geringem Eigengewicht zu maximieren. Deshalb werden zahlreiche Grund- und Schweißzusatzwerkstoffe von den Herstellern angeboten. Die hochfesten Stähle sind zwar wegen der niedrigen Legierung als gut schweißbar einzuordnen, allerdings ist auf ein enges Arbeitsfenster und eine adäquate Wärmeführung beim Schweißen zu achten. Durch lokal risskritische Härtegefüge, lokal erhöhte Beanspruchungen bzw. Dehnungen und lokal erhöhte Wasserstoffkonzentrationen können im Schweißgut oder in der Wärmeeinflusszone Kaltrisse entstehen.


Zudem ist das verwendete Schweißverfahren ebenso für die Qualität der Schweißverbindung bedeutend. In der Vergangenheit wurde der konventionelle Übergangslichtbogen (konv. LB) zur schweißtechnischen Fertigung von hochfesten Stählen eingesetzt. In den letzten Jahren wurde der modifizierte Sprühlichtbogen (mod. SLB) entwickelt, welcher reduzierte Nahtöffnungswinkel bei erhöhter Abschmelzleistung ermöglicht. Dadurch können Schweißzeit, Schweißnahtvolumina sowie die Anzahl benötigter Schweißraupen erheblich reduziert werden. Jedoch zeigt das Schweißgut eines S960QL signifikant höhere Wasserstoffkonzentrationen und eine deutliche Ausbildung von Mikrorissen bei reduziertem Nahtöffnungswinkel mit mod. SLB. Zur Vermeidung dieser Mikrorisse ist ein Nachwärmen aus der Schweißwärme heraus zielführend.


In diesem Beitrag wird die Kaltrissempfindlichkeit des S960QL mit artgleichem Schweißzusatzwerkstoff sowohl beim Einsatz des konv. LB als auch des mod. SLB untersucht. Der fremdbeanspruchte Implant-Test wurde genutzt, um den Einfluss des Einbrandverhaltens auf die Rissbildung zu analysieren. Beide Testreihen zeigen ähnliche risskritische Spannungen. Allerdings zeigt die Versuchsreihe mit mod. SLB deutlich erhöhte Standzeiten bis zum Bruch. Der tiefere Einbrand durch die erhöhte Abschmelzleistung bedingt hier längere Diffusionswege für den Wasserstoff. Auch unterscheiden sich die Bruchflächentopographien für beide eingesetzten Lichtbogenvarianten. Untersuchungen mit Hilfe des selbstbeanspruchenden TEKKEN-Tests zeigen den Einfluss des Nahtöffnungswinkels auf die Kaltrissbildung. Darüber hinaus wurde die Wirksamkeit einer Nachwärmung zur Kaltrissvermeidung unter Selbstbeanspruchung überprüft.

Sprecher/Referent:
Thomas Schaupp
Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
Weitere Autoren/Referenten:
  • Hamza Yahyaoui
    Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
  • Nina Schröder
    Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
  • Prof. Dr. Thomas Kannengießer
    Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)