FOSTA
Der Leichtbau wird einen wesentlichen Beitrag zur nachhaltigen CCVReduktion in den neuen Karosserieentwicklungen leisten. Kosten-effiziente Leichtbaulösungen für die automobile Massenproduktion bietet das …
P 878 - Methodenentwicklung zur Bewertung der Auswirkungen härtungs- und fertigungsbedingter Ausdehnungs- undS chwindungsprozesse von Klebschichten Der Leichtbau wird einen wesentlichen Beitrag zur nachhaltigen CCVReduktion in den neuen Karosserieentwicklungen leisten. Kosten-effiziente Leichtbaulösungen für die automobile Massenproduktion bietet das Multi-Material- Design. Der Schlüssel zu diesem Entwicklungstrend ist eine besonders wirtschaftliche, sichere und nachhaltige Fügetechnik, die Klebtechnik. In der Automobilproduktion muss die Karosserie im Ofen erhitzt werden, um die Aushärtung der Klebstoffe zu gewährleisten.
Die Temperaturerhöhung führt zu unterschiedlichen Ausdehnungen der Bauteile entsprechend ihres individuellen Wärmeausdehnungsverhaltens. Spannungen können auftreten, die so groß sind, dass es zu Schäden in der Verbindung führen könnte. Während der Abkühlung der Bauteile treten wieder relative Verschiebungen zwischen den Fügepartnern auf, die ebenfalls zum Versagen führen können. Diese Effekte beeinflussen die Nachhaltigkeit und langfristige Haltbarkeit der verklebten Komponenten und sind kaum in der Fertigung der Automobil- Karosserie berücksichtigt. Im Rahmen dieses Forschungsprojektes wurde ein Teststand aufgebaut, in dem Klebeverbindungen unter definierten Temperatur-Zeit-Profilen ausgehärtet werden können, um den KTL -Prozess zu simulieren. Parameter, wie die maximale Kraft oder Verschiebung beim Bruch sind abhängig von dem Grad der Aushärtung. Temperaturbedingte Relativverschiebungen während der Klebstoffaushärtung und auch im ausgehärteten Zustand werden durch Aufbringen einer zusätzlichen mechanischen Beanspruchung simuliert. Es gibt einen signifikanten Einfluss der Parameter während Aushärtung des Klebstoffs auf das mechanische Verhalten der Klebverbindung. Weiter wurden Tests an der so genannten „Bi-Metall-Probe“ als bauteilähnliche Probe durchgeführt. Hieran wurden sowohl der Einfluss einer temperaturbedingten Relativverschiebung der Fügeteile im KTL-Prozess als auch der Einfluss einer Relativverschiebung aufgrund einer Temperaturbelastung im Betrieb der geklebten Struktur auf die mechanischen Eigenschaften der Klebverbindung bewertet. Insgesamt haben die Versuche an der Bi-Metall-Probe gezeigt, dass diedurch Temperaturwechsel eingebrachten Spannungen einen deutlichen Einfluss auf die Verbindungseigenschaften haben.
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P 822 - Einsatz des Laserstrahl-MSG-Hybridschweißverfahrens an längsnahtgeschweißten Großrohren der Güte API-X80/ -X100 zur Steigerung der Zähigkeit und Erhöhung der Wirtschaftlichkeit Moderne Öl- und Gaspipelines werden zu einem erheblichen Anteil aus längsnahtgeschweißten Großrohren der API-Stahlgüten X65 (L450, 1.8726) und X70 (L485, 1.8727) hergestellt. Ständig wachsende Erdgas-und Erdölförderraten in Verbindung mit Wandstärkenminimierung oder Betriebsdruckerhöhung erfordern zukünftig entsprechende Werkstoffsubstitutionen durch moderne höherfeste Werkstoffe, wie z.B. API-X80 (L555, 1.xxxx), X100 (L690, 1-xxxx) und X120, mit hinreichender Festigkeit und Zähigkeit. Zur schweißtechnischen Fertigung dieser Rohre kommt das UP-Schweißverfahren zum Einsatz. Zuvor wird die gesamte Rohrlänge mit einer durchlaufenden MSG-Heftnaht geschweißt. Zur Erhöhung der Wirtschaftlichkeit soll dieser Prozessschritt durch das Laserstrahl-MSG-Hybridschweißverfahren ersetzt werden. Für den sicheren Betrieb von Großrohren ist neben der Beachtung der Festigkeitseigenschaften vor allem die geforderte Kerbschlagzähigkeit der Schweißverbindung einzuhalten. Vor diesem Hintergrund wurde im Rahmen dieses Forschungsvorhabens als primäres Forschungsziel das Erreichen einer hinreichenden Zähigkeit im Temperaturbereich von -60°C und -40°C bei wirtschaftlichen Prozessparametern definiert und systematisch untersucht. Für das Laser-MSG-Hybridschweißen der genannten hochfesten Pipelinewerkstoffe wurden geeignete Zusatzwerkstoffe (Massivdraht- und Fülldrahtelektrode) identifiziert und systematische Studien zur Abhängigkeit der Zähigkeit vom Erstarrungsverhalten und der erzielbaren Aufmischungstiefe durchgeführt. Eine erhöhte Wirtschaftlichkeit beim Einsatz der Laserhybrid-Technologie wird vor allem in der geänderten Nahtvorbereitung gesehen. Eine konstruktive Änderung der Fugenform führt zu der Reduzierung des Nahtvolumens und somit zu der erheblichen Senkung der Produktionskosten, weil in diesem Fall die erforderliche Menge des Zusatzwerkstoffes zum Auffüllen der Naht reduziert wird. Anhand von angefertigten Demonstratoren wird eine ca. 2,7-fache Reduzierung des Nahtquerschnittes und somit der erforderlichen Menge des Zusatzwerkstoffes nachgewiesen. Das IGF-Vorhaben 16415 N der FOSTA –Forschungsvereinigung Stahlanwendung e.V., Düsseldorf, wurde an der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), Fachbereich 9.3 "Schweißtechnische Fertigungsverfahren", Berlin, durchgeführt und über die AiF im Rahmen des Pro-gramms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung und -entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie auf-grund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert. Autoren: M. Rethmeier, S. Gook, A. Gumenyuk Veröffentlichung: 2013
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