Experimentelle Untersuchung und FE-Simulation des duktilen Bruchs lasergeschweißter Verbunde aus Aluminiumlegierungen

• Antragsteller: Professor Dr. Siegfried Schmauder
• Fachliche Zuordnung: Mechanische Eigenschaften von metallischen Werkstoffen und ihre mikrostrukturellen Ursachen ; Metallurgische, thermische und thermomechanische Behandlung von Werkstoffen
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 234633486

In diesem Projekt wird das Rousselier-Modell angewendet, um die Rissausbreitung für eine Al6061 stumpf-lasergeschweisste Al6061-verbindung zu beschreiben. Anhand von Härteprüfungsmessungen der lasergeschweissten Proben lassen sich drei verschiedene Schweisszonen erkennen: das Grundmaterial (GM), die Schmelzzone (SZ) und die Wärmeeinflusszone (WEZ). Lokale mechanische Eigenschaften werden aus Zugversuchsergebnissen von Flachzugproben aus diesen Bereichen abgeleitet. Metallographische Untersuchungen des GM, der SZ und der WEZ werden durchgeführt, um jeweils Grösse, Form und Häufigkeitsverteilung von nichtmetallischen Einschlüssen zu ermitteln. Das Objektrasterverfahren (ARAMIS) wird angewendet, um die Verformungen an der Oberfläche der Flachproben mit Schweissnaht zu erfassen. Die numerische Arbeit ist dreigeteilt: Der erste Schritt besteht darin, die Rousselier-Parameter auf der Grundlage der metallographischen Untersuchungen und über Zugversuche an gekerbten Rundstäben zu kalibrieren. Der zweite Schritt besteht darin, die duktile Rissausbreitung in C(T) Kompakt-Zugproben vorauszusagen und die dazugehörigen Spannungs- und Belastungsniveaus der Flachproben während des Zugprozesses abzuleiten wobei die Rousselier-Parameter aus dem ersten Part angewendet werden. Der dritte Schritt besteht darin, den Bruch der Flachproben mit Lüders-Band-Ausbreitung vorherzusagen. Das Ziel ist es, das Rousselier-Modell unter Berücksichtigung der Lüders-Band-Ausbreitung für den Verformungsbruch anzuwenden und das mechanische Verhalten der lasergeschweissten Verbindungen zuverlässig vorherzusagen, so dass verbesserte Laserschweissungen entwickelt werden können.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen