Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK

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Investigation of the LME Susceptibility of Dual Phase Steel with Different Zinc Coatings

2023-05-05 , El-Sari, Bassel , Biegler, Max , Rethmeier, Michael

The application of anti-corrosion coated, high-strength steels in the automotive industry has increased in recent years. In combination with various zinc-based surface coatings, liquid metal embrittlement cracking can be observed in some of these materials. A high-quality, crack-free spotwelded joint is essential to realize the lightweight potential of the materials. In this work, the LME susceptibility of different coatings, which will be determined by the crack length and the occurrence rate, will be investigated using a welding under external load setup. The uncoated specimens did not show any LME. EG, GI and GA showed significantly less LME than ZM coatings. The latter coatings showed much larger crack lengths than the EG, GI and GA coatings. Furthermore, two mechanisms regarding the LME occurrence rate were observed: the occurrence of LME in zinc-magnesium coatings was theorized to be driven by the material properties of the coatings, whereas the occurrence of LME at EG, GI and GA samples was forced mainly by the application of the external tensile load. In the experimental setup of this work, the materials were exposed to unusually high mechanical loads (up to 80% of their yield strength) to evoke LME cracks.

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Bestimmung der Rissanfälligkeit von hochfesten Stählen beim Widerstandspunktschweißen

2016 , Frei, Julian , Suwala, Hubert , Gumenyuk, Andrey , Rethmeier, Michael

Die stetig zunehmenden Anforderungen an Kraftstoffverbrauch, Schadstoffemission, sowie passive Sicherheit haben die Automobilindustrie vor Herausforderungen gestellt, die nur durch einen konsequenten Einsatz moderner hochfester Stahlwerkstoffe zu bewältigen sind. Obgleich eine generelle Eignung dieser Stähle für das Widerstandspunktschweißen (WPS) gegeben ist, kann es durch verschiedene externe Einflüsse im betrieblichen Umfeld zur Rissbildung in der Schweißverbindung kommen. Der Einfluss dieser Risse auf die mechanischen Eigenschaften ist derzeit nicht hinreichend genau erfasst, so dass häufig die Vorgabe einer rissfreien Schweißverbindung besteht. Die Kenntnis der Rissanfälligkeit der verarbeiteten Materialkombinationen sowie von ungünstigen Schweißparametern ist daher für viele Unternehmen von erheblicher wirtschaftlicher Bedeutung. Im Rahmen des FOSTA Projekts P921 Entwicklung eines Verfahrens zur Bestimmung der Rissanfälligkeit von hochfesten Stählen beim Widerstandspunktschweißen" wurde ein Ansatz zur Bestimmung der Rissanfälligkeit von WPS-Verbindungen hochfester Stähle entwickelt. Mittels einer hydraulischen Vorrichtung unter Zugbelastung wurden geschweißte, rissbehaftete Proben optisch ausgewertet. Das Verfahren ist geeignet, um ein Werkstoffranking bezüglich der Rissanfälligkeit beim Widerstandspunktschweißen für Werkstoffe aufzustellen.

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Validierung von Methoden zur Vermeidung von Liquid Metal Embrittlement an realitätsnahen Prinzipbauteilen (IGF 21483 BG / P 1488)

2021 , Meyerdierks, Martin , Schreiber, Vincent , Böhne, Christoph , Seitz, Georg , Jüttner, Sven , Meschut, Gerson , Rethmeier, Michael

Ziel des Forschungsprojekts ist es, eine Korrelation zwischen Gleeble-Heißzug-Prüfverfahren und Widerstandspunktschweiß-basierten Prüfverfahren herzustellen. Es soll die Effektivität von Methoden zu Vermeidung von Liquid Metal Embrittlement an realitätsnahen Prinzipbauteilen bewertet werden. Weiterhin soll Kenntnis über Auswirkungen von LME Rissen auf das Tragverhalten von realitätsnahen Prinzipbauteilen gewonnen werden.

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Prevention of liquid metal embrittlement cracks in resistance spot welds by adaption of electrode geometry

2020 , Böhne, Christoph , Meschut, Gerson , Biegler, Max , Frei, Julian , Rethmeier, Michael

Advanced high strength steels are usually coated by a zinc layer for an increased resistance against corrosion. During the resistance spot welding of zinc coated steel grades, liquid metal embrittlement (LME) may occur. As a result, cracking inside and around the spot weld indentation is observable. The extent of LME cracks is influenced by a variety of different factors. In this study, the impact of the used electrode geometry is investigated over a stepwise varied weld time. A spot welding finite element simulation is used to analyse and explain the observed effects. Results show significant differences especially for highly increased weld times. Based on identical overall dimensions, electrode geometries with a larger working plane allow for longer weld times, while still preventing LME within the investigated material and maintaining accessibility.

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