Entfestigungen in den Wärmeeinflusszonen von geschweißten Stumpfstoßverbindungen aus Aluminium

In dieser Arbeit wird das lokale Verformungsverhalten von Schweißungen aus naturharten und ausscheidungsgehärteten Aluminiumlegierungen unter zügiger Belastung untersucht. Es wird der Einfluss der infolge des Schweißprozesses eintretenden Entfestigungen beleuchtet. Durch den Einsatz verschiedener Schweißverfahren werden unterschiedlich ausgeprägte Entfestigungsbereiche, also Bereiche mit veränderten mechanischen Eigenschaften, neben Schweißnaht erzeugt.

Während der Zugbelastung werden eintretenden Verformungen gemessen. Hierzu kommen die optischen Grauwertkorrelation, Dehnungsmessstreifenketten sowie die Laserextensometrie zum Einsatz. Durch die Gegenüberstellung dieser Ergebnisse mit den lokalen Werkstoffeigenschaften, bspw. der flächenhafte Härteverteilung und dem Eigenspannungszustand, wird das Verformungsverhalten der Schweißungen beschrieben. Diese Befunde werden durch ergänzende Beugungsexperimente unter Zuhilfenahme verschiedener Strahlquellen gestützt. Die Beugungsexperimente dienen der Beschreibung des Auf- bzw. Abbaus von Spannungszuständen sowie der Veränderung charakteristischer Profilkenngrößen.

Weiterhin wird in dieser Arbeit das Verformungsverhalten mit Hilfe der FEM numerisch abgebildet. Hierzu werden Untersuchungen zur ortsaufgelösten Charakterisierung des Werkstoffs vorgestellt. Mittels instrumentierter Eindringprüfung wird die nach dem Schweißen vorliegende Verteilung der Streckgrenzen experimentell ermittelt und mit anderen Messmethoden validiert. Es werden Modelle erstellt, die den vorliegenden Werkstoffzustand über ein angepasstes elastisch-plastisches Materialverhalten auf Grundlage der Ergebnisse der Mikroindentation berücksichtigen. So ist es möglich, das Verformungsverhalten der Schweißverbindungen numerisch sehr genau zu beschreiben.