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Stefan Gach
Verzugsminderung durch Volumenexpansion einer kontrollierten martensitischen Phasenumwandlung in Strahlschweißprozessen
Low-Transformation-Temperatur (LTT) Werkstoffe wurden als Zusatzmaterial zur Reduzierung von Zugeigenspannungen in hochfesten Feinkornbaustählen konzipiert. Sie bedienen sich des Volumenexpansionseffektes während einer martensitischen Umwandlung, die bei verringerter Temperatur einsetzt. Diese Volumenexpansion wirkt der Volumenschrumpfung, welche ursächlich für den Bauteilverzug ist, während der Abkühlung entgegen. Durch die Zugspannungsreduktion bieten diese Werkstoffe auch das Potenzial, positiv auf den Bauteilverzug zu wirken.
Im Gegensatz zu den in der Literatur beschriebenen Lichtbogenprozessen, wo LTT-Werkstoff in Drahtform großvolumig zugegeben wird, nimmt der Zusatzwerkstoff in Strahlschweißnähten einen deutlich geringeren Anteil ein. Es erfolgt eine in-situ Legierung des LTT-Gefüges, aus Zusatzwerkstoff und Grundwerkstoff, da je nach Aufmischungsverhältnis bei einer verringerten Martensitstarttemperatur die Phasenumwand-lung erfolgt.
In der vorliegenden Arbeit wird ein Konzept erarbeitet und erprobt, diese Werkstoffe mit dem Ziel der Verzugsminimierung in Strahlschweißprozessen einzusetzen. Dabei folgt die Vorgehensweise einem modularen Baukastenprinzip. Einzelne Methoden, Metallurgische, Analytische, Prozesstechnische oder Simulative werden hinsichtlich ihres Beitrages zur Beherrschung des LTT-Konzeptes untersucht. Im Zusammenspiel liefern die Methoden die Möglichkeit das LTT-Konzept im Strahlschweißen anzuwenden und in Zukunft auf komplexere Geometrien zu übertragen.
Im Ausblick erfolgt ein Beispiel eines möglichen Einsatzes des LTT-Konzepts zur Verzugsminderung auf ein Anwendungsbeispiel im Schienenfahrzeugbau. Dabei werden die einzelnen Methoden des Baukastenprinzips extrapoliert und auf theoretischer Basis angewendet.
Im Gegensatz zu den in der Literatur beschriebenen Lichtbogenprozessen, wo LTT-Werkstoff in Drahtform großvolumig zugegeben wird, nimmt der Zusatzwerkstoff in Strahlschweißnähten einen deutlich geringeren Anteil ein. Es erfolgt eine in-situ Legierung des LTT-Gefüges, aus Zusatzwerkstoff und Grundwerkstoff, da je nach Aufmischungsverhältnis bei einer verringerten Martensitstarttemperatur die Phasenumwand-lung erfolgt.
In der vorliegenden Arbeit wird ein Konzept erarbeitet und erprobt, diese Werkstoffe mit dem Ziel der Verzugsminimierung in Strahlschweißprozessen einzusetzen. Dabei folgt die Vorgehensweise einem modularen Baukastenprinzip. Einzelne Methoden, Metallurgische, Analytische, Prozesstechnische oder Simulative werden hinsichtlich ihres Beitrages zur Beherrschung des LTT-Konzeptes untersucht. Im Zusammenspiel liefern die Methoden die Möglichkeit das LTT-Konzept im Strahlschweißen anzuwenden und in Zukunft auf komplexere Geometrien zu übertragen.
Im Ausblick erfolgt ein Beispiel eines möglichen Einsatzes des LTT-Konzepts zur Verzugsminderung auf ein Anwendungsbeispiel im Schienenfahrzeugbau. Dabei werden die einzelnen Methoden des Baukastenprinzips extrapoliert und auf theoretischer Basis angewendet.
Schlagwörter: Low-Transformation-Temperature; Strahlschweißen; LTT-Werkstoffe
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DOI 10.2370/9783844096408
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