Belastungsgerechte Lichtbogenlötverbindung hochfester Stahlfeinbleche unter metallurgischen und geometrischen Aspekten (Gemeinschaftsantrag)

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Uwe Reisgen; Professor Dr.-Ing. Volker Wesling
• Fachliche Zuordnung: Produktionsautomatisierung und Montagetechnik
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 233150244

Es besteht eine hohe Divergenz zwischen den prinzipiellen Anwendungsmöglichkeiten und der realen Anwendung von Lichtbogenlötverbindungen. Dies ist darauf zurück zu führen, dass derzeit das Verständnis des Versagens lichtbogengelöteter Feinblechverbindungen, unter statischer und zyklischer Belastung, noch nicht ausreichend gegeben ist, um eine belastungsgerechte Gestaltung der gefügten Bauteile vorzunehmen.Dieses grundlegende Verständnis der Zusammenhänge von geometrischer Ausführung der Lötnaht am Überlappstoß, und deren lokaler metallurgischer Zusammensetzung auf die Verbindungseigenschaften soll im Rahmen des Forschungsvorhabens erarbeitet werden.Die genauen lokalen Vorgänge und Versagensmechanismen, die zu einem Versagen der Lötnaht führen, konnten bislang nur unzureichend beschrieben werden. Ziel des geplanten Forschungsvorhabens ist es deswegen, die wesentlichen Einflussfaktoren auf die statische und zyklische Verbindungsfestigkeit wie Lotfestigkeit, Adhäsion, Diffusion, Benetzung, Geometrie/Kraftfluss und die Eigenschaftsveränderung des Grundwerkstoffes detailliert zu untersuchen, um damit auf die zugrunde liegenden Versagensmechanismen zurückzuschließen. Dadurch wird eine zuverlässigere Aussage über Versagensursachen ermöglicht und einem belastungsgerechten Einsatz von Lichtbogenlötverbindungen der Weg geebnet.Dieses Ziel soll u. a. mithilfe eines numerischen Simulationsmodells sowie werkstoffkundlicher Modellversuche erreicht werden. Die Lichtbogenlötverbindung wird unter Berücksichtigung der o.g. Einflussfaktoren in festigkeitsrelevante geometrische und metallurgische Einzelaspekte (z.B. Spaltfüllung etc.) zerlegt, die isoliert untersucht werden können. Anschließend werden die Einzelergebnisse wieder zusammengeführt, um so die Auswirkungen der einzelnen Faktoren auf die Festigkeit (statisch, zyklisch) der gesamten Lötverbindung zu ermitteln. Bei der Zusammenführung werden zusätzlich Wechselwirkungen der betrachteten Einflussfaktoren auf die Verbindungseigenschaften berücksichtigt.Das Ziel des Forschungsvorhabens gliedert sich dabei in zwei Teilziele auf. Teilziel 1 ist es, eine Lötverbindung zu realisieren, die sich durch eine hohe statische Festigkeit auf Grundwerkstoffniveau auszeichnet bei gleichzeitig guter zyklischer Festigkeit. Teilziel 2 ist es eine Verbindung zu erzeugen, eine sehr gute zyklische Festigkeit aufweist, deutlich über den bisher möglichen 25 % der Last des Grundwerkstoffs, bei gleichzeitig noch guter statischer Festigkeit. Dabei ist eine hohe Zuverlässigkeit und Reproduzierbarkeit der Ergebnisse mit geringen Streuungen eine integrative Zielforderung für beide genannten Teilziele. Auf diese Weise kann eine zuverlässigere und festere Verbindung in Bezug auf die überwiegend vorliegende Art der Belastung realisiert werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen