TY - THES

T1 - Vergleich der Mikrostruktur ausgewählter hochfester Schweißungen

AU - Pranger, Martin

N1 - gesperrt bis null

PY - 2017

Y1 - 2017

N2 - Im Rahmen dieser Diplomarbeit wurden verschiedene Schmelzschweißverfahren zum Fügen von 8 mm dicken Blechen aus S960MC Feinkornbaustahl verglichen. Dabei kamen folgende Schweißverfahren mit oder ohne Schweißzusatz zur Anwendung: Laserstrahlschweißen ohne Zusatzwerkstoff, Laserhybridschweißen mit Zusatzwerkstoff EMK 8, Plasmaschweißen ohne Zusatzwerkstoff, Plasmaschweißen mit Zusatzwerkstoff EMK 8, Schutzgasschweißen mit Zusatzwerkstoff EMK 8 und Schutzgasschweißen mit Zusatzwerkstoff 960 IG. Es wurden verschiedene Ätzmethoden (Nital, LePera, Pikrinsäure) angewendet, um eine umfangreiche mikrostrukturelle Charakterisierung der Schweißverbindung zu ermöglichen. Mithilfe hochauflösender bildgebender Verfahren wie EBSD (englisch: „electron backscatter diffraction“), sowie Rasterelektronen- und Lichtmikroskopie wurde ein tieferes Verständnis des Gefügeaufbaus des Schweißgutes gewonnen und die einzelnen Gefügebestandteile im Detail charakterisiert. Zusätzlich wurde die Mikrostruktur des Schweißgutes mit den mechanischen Eigenschaften verglichen. Die chemische Zusammensetzung des Schweißgutes ist von der Nahtvorbereitung, dem Schweißzusatzwerkstoff (falls vorhanden), dem Grundwerkstoff und dem Schweißverfahren abhängig. Die sich einstellende Gefügestruktur wird von der t8/5 Zeit und der kritischen Abkühlgeschwindigkeit, welche von der chemische Zusammensetzung abhängt, beeinflusst. Es hat sich gezeigt, dass Schweißgüter beim Laserstrahl- und Plasmaschweißen ohne Zusatzwerkstoff und mit dem Zusatzwerkstoff EMK 8 eine ähnliche chemische Zusammensetzung aufweisen. Durch die hohe Aufmischung bei diesen Schweißverfahren können dadurch auch mit dem niedrig legierten Zusatzwerkstoff EMK 8 die geforderten mechanischen Eigenschaften in der Schweißverbindung erreicht werden. Beim Plasmaschweißen sind das Schweißgut und die t8/5 Zeit deutlich größer als beim Laserstrahlschweißen. Das beeinflusst die mechanischen Kennwerte und das Gefüge (feine Nadel und Nadelpakete) jedoch kaum. Beim Schutzgasschweißen mit dem Zusatzwerkstoff EMK 8 ist dies nicht der Fall, weil hier die Aufmischung mit dem Grundwerkstoff geringer ist. Das Schweißgut weist daher eine niedrigere chemische Zusammensetzung auf. Dadurch verschiebt sich die kritische Abkühlungsgeschwindigkeit für die martensitische Umwandlung zu kürzeren Zeiten und globulare Körner sind erkennbar. Durch die Verwendung des höher legierten Zusatzwerkstoffs 960 IG beim Schutzgasschweißen wird die chemische Zusammensetzung des Schweißgutes erhöht und die kritische Abkühlgeschwindigkeit gesenkt. Das Gefüge ist aus feinen Nadeln aufgebaut. Dadurch können den Anforderungen entsprechende Schweißungen hergestellt werden.

AB - Im Rahmen dieser Diplomarbeit wurden verschiedene Schmelzschweißverfahren zum Fügen von 8 mm dicken Blechen aus S960MC Feinkornbaustahl verglichen. Dabei kamen folgende Schweißverfahren mit oder ohne Schweißzusatz zur Anwendung: Laserstrahlschweißen ohne Zusatzwerkstoff, Laserhybridschweißen mit Zusatzwerkstoff EMK 8, Plasmaschweißen ohne Zusatzwerkstoff, Plasmaschweißen mit Zusatzwerkstoff EMK 8, Schutzgasschweißen mit Zusatzwerkstoff EMK 8 und Schutzgasschweißen mit Zusatzwerkstoff 960 IG. Es wurden verschiedene Ätzmethoden (Nital, LePera, Pikrinsäure) angewendet, um eine umfangreiche mikrostrukturelle Charakterisierung der Schweißverbindung zu ermöglichen. Mithilfe hochauflösender bildgebender Verfahren wie EBSD (englisch: „electron backscatter diffraction“), sowie Rasterelektronen- und Lichtmikroskopie wurde ein tieferes Verständnis des Gefügeaufbaus des Schweißgutes gewonnen und die einzelnen Gefügebestandteile im Detail charakterisiert. Zusätzlich wurde die Mikrostruktur des Schweißgutes mit den mechanischen Eigenschaften verglichen. Die chemische Zusammensetzung des Schweißgutes ist von der Nahtvorbereitung, dem Schweißzusatzwerkstoff (falls vorhanden), dem Grundwerkstoff und dem Schweißverfahren abhängig. Die sich einstellende Gefügestruktur wird von der t8/5 Zeit und der kritischen Abkühlgeschwindigkeit, welche von der chemische Zusammensetzung abhängt, beeinflusst. Es hat sich gezeigt, dass Schweißgüter beim Laserstrahl- und Plasmaschweißen ohne Zusatzwerkstoff und mit dem Zusatzwerkstoff EMK 8 eine ähnliche chemische Zusammensetzung aufweisen. Durch die hohe Aufmischung bei diesen Schweißverfahren können dadurch auch mit dem niedrig legierten Zusatzwerkstoff EMK 8 die geforderten mechanischen Eigenschaften in der Schweißverbindung erreicht werden. Beim Plasmaschweißen sind das Schweißgut und die t8/5 Zeit deutlich größer als beim Laserstrahlschweißen. Das beeinflusst die mechanischen Kennwerte und das Gefüge (feine Nadel und Nadelpakete) jedoch kaum. Beim Schutzgasschweißen mit dem Zusatzwerkstoff EMK 8 ist dies nicht der Fall, weil hier die Aufmischung mit dem Grundwerkstoff geringer ist. Das Schweißgut weist daher eine niedrigere chemische Zusammensetzung auf. Dadurch verschiebt sich die kritische Abkühlungsgeschwindigkeit für die martensitische Umwandlung zu kürzeren Zeiten und globulare Körner sind erkennbar. Durch die Verwendung des höher legierten Zusatzwerkstoffs 960 IG beim Schutzgasschweißen wird die chemische Zusammensetzung des Schweißgutes erhöht und die kritische Abkühlgeschwindigkeit gesenkt. Das Gefüge ist aus feinen Nadeln aufgebaut. Dadurch können den Anforderungen entsprechende Schweißungen hergestellt werden.

KW - Laserstrahlschweißen

KW - Laserhybridschweißen

KW - Plasmaschweißen

KW - Schutzgasschweißen

KW - S960 MC

KW - Nital

KW - LePera

KW - Pikrinsäure

KW - EBSD Analyse

KW - Gefüge

KW - laser beam welding

KW - laser hybrid welding

KW - plasma welding

KW - gas metal arc welding

KW - S960 MC

KW - Nital

KW - LePera

KW - picric acid

KW - EBSD analysis

KW - microstructure

M3 - Diplomarbeit

ER -