Austenitische hoch Mn-haltige Stähle, kurz Fe-Mn-Stähle, besitzen aufgrund ihrer herausragenden mechanisch-technologischen Eigenschaften in Form von hohen Zugfestigkeiten bei gleichzeitig sehr hohen Bruchdehnungen ein großes Einsatzpotential für automobile Anwendungen. Im Bereich der thermischen Fügetechnik ergeben sich jedoch bei der Integration der Fe-Mn-Stähle in bereits bestehende Konstruktionen aus bewährten Karosseriestählen, wie ferritischen, mikrolegierten Stählen oder pressgehärteten, martensitischen Mangan-Bor-Stählen gravierende Herausforderungen. So ist beim Schweißen von Mischverbindungen mit hoch Mn-haltigen Stählen in Abhängigkeit der Fügepartner und Aufmischungen mit einer ausgeprägten Bildung unerwünschter martensitischer Härtegefüge im Schweißgut zu rechnen, welche die Verbindungseigenschaften negativ beeinflussen.
Das Ziel der vorliegenden Arbeit besteht daher in der Untersuchung der Konstitution von Mischschweißgütern hoch Mn-haltiger Stähle. Mithilfe einer Methode zur experimentellen Schweißgutsimulation werden eine Vielzahl Mischschweißgütern in unterschiedlichen chemischen Zusammensetzungen und unter Variation der Abkühlrate hergestellt. Die resultierenden Gefügearten werden mithilfe von metallographischen Analysen und Feinstrukturanalyseverfahren identifiziert. Auf Basis des damit erzeugten umfangreichen Datensatzes werden funktionale Zusammenhänge zwischen chemischer Zusammensetzung und resultierendem Gefüge im Schweißgut ermittelt. Im Ergebnis werden zwei neue abkühlratenabhängige Konstitutionsschaubilder entwickelt, die mittels MSG- und RP-Schweißungen validiert werden. Weiterhin werden Hinweise zum Umgang mit den neu entwickelten Konstitutionsschaubildern gegeben, die eine zuverlässige Gefügevorhersage ermöglichen.
Aktualisiert: 2022-05-05
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Das Clinchen stellt ein effizientes Verfahren dar, artungleiche Werkstoffe miteinander zu fügen. Aktuell bestehen jedoch große Erkenntnislücken beim Fügen hochfester Werkstoffe durch plastische Deformation aufgrund des begrenzten Umformvermögens. Die Nutzung eines Lasers simultan zum Fügevorgang ermöglicht einen großen Fortschritt beim Clinchen hochfester Stahl/Aluminium-Mischverbindungen. Die Effekte der Halbwarmumformung (Verringerung der Festigkeit und Erhöhung der Duktilität) können für eine verbesserte Umformbarkeit höchstfester Werkstoffe genutzt werden. Für eine lange Lebensdauer der Fügeverbindung sollen nach dem laserunterstützten Clinchen allerdings möglichst hohe Festigkeiten im Werkstoff vorliegen. Diese gegensätzlichen Anforderungen verlangen eine genaue Werkstoffcharakterisierung mittels Thermischer und Thermo-mechanischer Analyse in Verbindung mit einer Beurteilung der Mikrostrukturen. Die Abbildung einer Laser-Wärmebehandlung in kalorimetrischen und dilatometrischen Untersuchungen liefern wertvolle Daten zum in-situ Umwandlungs- und Ausscheidungs- bzw. Auflösungsverhalten während einer Kurzzeiterwärmung der Werkstoffe. Die Auswirkung von temperierten Umformprozessen auf den Werkstoffendzustand kann mittels der Thermo-mechanischen Analyse in einem Umformdilatometer abgebildet werden. Mithilfe der angewandten Methoden können die wesentlichen Mechanismen aus werkstoffwissenschaftlicher Sicht interpretiert werden, welche grundlegend für die Beeinflussung der resultierenden Mikrostrukturen und Eigenschaften in den Werkstoffen sind. In der vorliegenden Arbeit liegt der Fokus auf der Untersuchung eines pressharten Mangan-Bor-Stahl, zwei Komplexphasenstählen sowie zwei aushärtbaren AlMgSi-Legierungen.
Aktualisiert: 2021-12-20
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Rührreibschweißen von Aluminiumlegierungen mit Stählen für die Automobilindustrie
Aktualisiert: 2021-12-16
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