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Experimentelle Untersuchung der Lebensdauerverlängerung von Rührreibschweißverbindungen nach dem Festwalzen

  • Die hohen Produktionskosten verhindern derzeit weitere industrielle Anwendungen des Rührreibschweißens (engl. friction stir welding, FSW), selbst wenn eine deutlich höhere Ermüdungsfestigkeit der Verbindungen im Vergleich zum konventionellen Lichtbogenschweißen erreicht werden kann. Eine höhere Schweißgeschwindigkeit kann zwar die Kosten senken, wirkt sich aber negativ auf die ErmüdungsfestigkeitDie hohen Produktionskosten verhindern derzeit weitere industrielle Anwendungen des Rührreibschweißens (engl. friction stir welding, FSW), selbst wenn eine deutlich höhere Ermüdungsfestigkeit der Verbindungen im Vergleich zum konventionellen Lichtbogenschweißen erreicht werden kann. Eine höhere Schweißgeschwindigkeit kann zwar die Kosten senken, wirkt sich aber negativ auf die Ermüdungsfestigkeit der FSW-Verbindungen aus. Als mögliche Lösung wurde das hydrostatische Festwalzen angewandt, um die Ermüdungsfestigkeit artgleicher und ungleicher FSW-Verbindungen aus den Legierungen EN AW 5083 und EN AW 6082 zu verbessern, die mit unterschiedlichen Schweißgeschwindigkeiten hergestellt wurden. Zusätzlich wurde die Ermüdungsfestigkeit direkt mit konventionell durch Metall-Inertgasschweißen (MIG) hergestellten Verbindungen und mit Grundwerkstoffproben aus EN AW 5083 verglichen. Die Oberflächenbeschaffenheit im geschweißten Zustand wurde durch Messungen der Oberflächenrauigkeit und der Eigenspannung charakterisiert. Ermüdungsversuche wurden durchgeführt, um die Ermüdungsfestigkeit der Verbindungen zu quantifizieren. Nach dem Festwalzen wurden ähnliche Druckeigenspannungen für artgleiche und ungleiche Verbindungen ermittelt. Für festgewalzte artgleiche Verbindungen aus EN AW 5083 wurde keine Verbesserung der Ermüdungsfestigkeit festgestellt. In diesem Zustand lag die Ermüdungslebensdauer der Probe jedoch im Bereich des Grundmaterials. Somit wurde eine signifikant niedrigere Ermüdungslebensdauer und eine hohe Verbesserung der Ermüdungslebensdauer durch Festwalzen für ungleiche Verbindungen erreicht. Eine Erhöhung der Schweißgeschwindigkeit von 300 mm/min auf 800 mm/min verringerte die Ermüdungsfestigkeit von Mischschweißverbindungen in diesem Fall stark.show moreshow less
  • Despite comparably high fatigue strength of the joints, high production costs currently prevent a wider industrial application of friction stir welding (FSW). Higher welding speed may reduce the costs but negatively affects the fatigue strength of the FSW joints. A potential solution, hydrostatic deep rolling was applied to improve fatigue strength of similar and dissimilar FSW joints made of ENDespite comparably high fatigue strength of the joints, high production costs currently prevent a wider industrial application of friction stir welding (FSW). Higher welding speed may reduce the costs but negatively affects the fatigue strength of the FSW joints. A potential solution, hydrostatic deep rolling was applied to improve fatigue strength of similar and dissimilar FSW joints made of EN AW 5083 and EN AW 6082 alloys manufactured with different welding speed. Additionally, the fatigue strength was directly compared to conventionally joints manufactured by metal inert gas (MIG) welding and to base material specimen made of EN AW 5083. The surface state in as-welded condition was characterized by surface roughness and residual stress measurements. Fatigue tests were performed to quantify the fatigue strength of the joints. Similar compressive residual stresses were found after deep rolling for similar and dissimilar joints. No fatigue life improvement was found for deep rolled similar joints made of EN AW 5083. However, in this condition the fatigue life of the specimen was within the range of the base material. Thus, significant lower fatigue life and a high fatigue life improvement by deep rolling was achieved for dissimilar joints. An increase of the welding speed from 300 mm/min to 800 mm/min strongly decreased the fatigue strength of dissimilar welded joints in this case.show moreshow less

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Metadaten
Document Type:Master's Thesis
Title (German):Experimentelle Untersuchung der Lebensdauerverlängerung von Rührreibschweißverbindungen nach dem Festwalzen
Author:Antonia Müller
Advisor:Thomas Seifert, Jan Schubnell
Year of Publication:2022
Publishing Institution:Hochschule Offenburg
Granting Institution:Hochschule Offenburg
Contributing Corporation:Fraunhofer Institut für Werkstoffmechanik
Page Number:LVIII, 48
Language:German
Institutes:Fakultät Maschinenbau und Verfahrenstechnik (M+V)
Institutes:Abschlussarbeiten / Master-Studiengänge / MME
DDC classes:600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften
GND Keyword:Schweißverfahren
Tag:Ermüdungsfestigkeit; Rührreibschweißen
Open Access: Closed Access 
Licence (German):License LogoUrheberrechtlich geschützt