Experimentelle und theoretisch/numerische Untersuchungen zur Festigkeit und Zähigkeit von Aluminium-Schweißverbindungen

Der Einfluß der lokalen sowie der globalen werkstoffmechanischen Inhomogenität von Aluminiumschweißverbindungen auf die Ermittlung und die Bewertung der in den unterschiedlichen Werkstoffzonen vorliegenden Eigenschaften und auf das Verhalten von Fehlern wurde beispielhaft an fünf Schmelzschweißverbindungen nach dem MIG-Verfahren untersucht. An den Schweißnahtgefügen wurden eine metallographische (Lichtmikroskopie, Rasterelektronenmikroskopie), mechanisch-technologische (Härtemessungen, Festigkeitsermittlung) und bruchmechanische (Dreipunktbiegeversuche zur Zähigkeitsermittlung) Werkstoffcharakterisierung durchgeführt. Durch numerische Untersuchungen an Finite-Elemente-Modellen von Biegeproben und von rißbehafteten Zugscheiben wurden sowohl experimentelle Verfahren zur Bestimmung der Rißspitzenbeanspruchung von inhomogenen Proben mit kurzen und langen Rissen geprüft und bewertet, als auch der Einfluß der Werkstoffinhomogenität auf die Beanspruchung analysiert. Die Zähigkeit der Schweißv erbindungen wurde experimentell für verschiedene Rißpositionen und Rißlängen unter Berücksichtigung der Werkstoffinhomogenität an Dreipunktbiegeproben ermittelt und bewertet. Die Ergebnisse der Biegeversuche wurden benutzt, um das Bruchverhalten der Zugscheiben mit Außenrissen zu bewerten. Ein Vergleich der Bewertungen mit den Zugversuchen ergab Aussagen zur Übertragbarkeit der Ergebnisse aus kleinen Biegeproben auf größere Zugscheiben.