Untersuchungen zum Ermüdungsverhalten von Aluminium-Schweißverbindungen im Bereich sehr hoher Lastspielzahlen (VHCF-Bereich)
Final Report Abstract
Mit den in der Projektlaufzeit durchgeführten Untersuchungen, angefangen von der reproduzierbaren Herstellung der Schweißnähte, der Charakterisierung des Nahtgefüges und -geometrie, den Ermüdungsversuchen mit flachen, geschweißten Proben aus unterschiedlichen Nahtzonen sowie gezielt wärmebehandelten glatten und gekerbten Proben, konnte erfolgreich eine Separierung der verschiedenen Einflussparameter Geometrie, Inhomogenitäten und Mikrostruktur in den einzelnen Nahtzonen untersucht und eine erste Datenbasis für das bisher rein hypothetisch angenommene Ermüdungsverhalten von Aluminium-Schweißverbindungen im VHCF-Bereich geschaffen werden. Hierzu wurden die aus der naturharten EN AW-5083 und der aushärtbaren EN AW-6082 hergestellten Schweißnähte mittels Ultraschallermüdungsprüfsystem (ca. 20 kHz) getestet und Lastwechsel von 107 bis 109 in einem vertretbaren Zeitrahmen erreicht. Die Versuche konnten einen großen Einfluss der prozessbedingten Nahtdefekten wie Poren und Bindefehler auf die zyklische Festigkeit der Schweißnahtmitte zeigen, aber auch die unterschiedlichen Versagensmechanismen und den Einfluss der Mikrostruktur in der Wärmeeinflusszone und dem Basismaterial deutlich machen. Die Verwendung von definiert gekerbten Proben zeigte einen abnehmenden Einfluss der geometrischen Kerbe mit steigender Lastspielzahl d. h. kleiner werdenden Spannungsamplituden. Der hier geschaffene Beitrag zum Verständnis des Ermüdungsverhaltens von Aluminium-Schweißnähten im VHCF-Bereich sollte für die weitere Bewertungen der Lebensdauer und einer Erweiterung bestehenden Auslegungskonzepte für den VHCF-Bereich mit Hilfe eines geeigneten Konzeptes Verwendung finden und gegenüber gestellt werden. Eine abschließende Verifikation sollte mit einem Demonstrator durchgeführt werden.
Publications
- Fatigue Behaviour of Welded Aluminium Alloy Joints at Very High Cycles, in Proceedings from the 18th European Conference on Fracture - ECF 18, Dresden, 2010, CD-ROM, 105-112
M. Cremer, M Zimmermann, H.-J. Christ
- Ultraschallprüfverfahren für zyklisch schwellende Versuchsführung zur Charakterisierung des Ermüdungsverhaltens von Aluminium-Schweißverbindungen bei sehr hohen Lastspielzahlen (VHCF), in Tagungsband Werkstoffprüfung 2010, Konstruktion, Werkstoffentwicklung und Schadensanalyse, Herausgeber: M. Pohl, Verlag Stahleisen GmbH, Düsseldorf, 2010, 125-135
M. Cremer, M. Zimmermann, H.-J. Christ
- Fatigue Life Evaluation of the Different Zones of a Welded Aluminium Joint in the High Cycle to Very High Cycle Regime, in Proc. from the 5th Int. Conf. on Very High Cycle Fatigue - VHCF 5, Herausgeber: C. Berger und H.-J. Christ, Deutscher Verband für Materialforschung und -prüfung e. V., Berlin, 2011, 581-595
M. Cremer, M. Zimmermann, H.-J. Christ
- Very High Cycle Fatigue (VHCF) Behavior of Notched Ultrasonic Fatigue Samples from Precipitation-Hardened Aluminum Alloys and Welded Joints, in Proc. from the Materials Science & Technology Conference - MS&T, Columbus, Ohio, 2011, CD-ROM, 824-832
M. Zimmermann, M. Cremer, H.-J. Christ
- High-Frequency Cyclic Testing of Welded Aluminium Joints in the Region of Very High Cycle Fatigue (VHCF), Int. J. of Fatigue (2012)
M. Cremer, M. Zimmermann, H.-J. Christ
(See online at https://doi.org/10.1016/j.ijfatigue.2012.10.012)
