Versagensverhalten crashrelevanter Aluminium-Schweißverbindungen

Zur verbesserten Auslegung und Bewertung von MIG-geschweißten Aluminiumverbindungen unter Crashbelastung wurden mit geschweißten Bauteilen der Al-Legierungen AW6060 (AlMgSi) und AW7003 (AlZn6Mg0,8Zr) und mit daraus entnommenen Proben experimentelle und numerische Untersuchungen zum Verformungs- und Versagensverhalten durchgeführt. Bedingt durch die niedrigere Festigkeit des Schweißguts konnte generell ein Versagen im Schweißgut und an der Schmelzlinie zwischen Schweißgut und Grundwerkstoff festgestellt werden. Durch eine kombinierte Schweiß- und Crashsimulation wurde gezeigt, dass die Schweißeigenspannungen das Crashversagen kaum beeinflussen. Zur rechnerischen Simulation des Zug- und Scherversagens ist eine Versagenskurve aus einer Kombination des Gurson-Modells und des Johnson-Cook-Dehnungskriteriums gut geeignet, wobei zur Beschreibung des Versagens des Schweißguts ein vereinfachter Ansatz einer konstanten Grenzdehnung eine gute Nährung darstellt.

To improve the design and the assessment of MIG-welded aluminium joints under crash loading conditions, experimental tests and numerical investigations into the deformation and failure behaviour have been performed. For the experimental investigations, specimens have been cut out of the base materials AW6060 (AlMgSi) and AW7003 (AlZn6Mg0.8Zr) and its welds. For the age hardened aluminium alloys the weld shows a lower yield strength than the base material. Thus, failure takes place in the weld and in the region of the fusion line. The welding stresses obtained by a weld simulation were taken into account as initial conditions for a subsequent crash simulation. As a result, the influence of the welding residual stresses on the failure under crash loading is negligible. For the computational simulation of tensile and shear failure, a failure curve consisting of a combination of the Gurson-model and the strain criterion of Johnson-Cook was qualified as a suitable failure model. A simplified approach based on a constant lower bound failure strain also results in a good approximation to describe the failure of the weld metal.