Einfluss von Konstruktion und Schweißparametern auf die Erstarrungsrissentstehung beim Laser-MSG-Hybridschweißen dickwandiger Bauteile

Gebhardt, Moritz Oliver

Einfluss von Konstruktion und Schweißparametern auf die Erstarrungsrissentstehung beim Laser-MSG-Hybridschweißen dickwandiger Bauteile

dc.contributor.advisor	Rethmeier, Michael	en
dc.contributor.advisor	Gumenyuk, Andrey	en
dc.contributor.author	Gebhardt, Moritz Oliver	en
dc.contributor.grantor	Technische Universität Berlin, Fakultät V - Verkehrs- und Maschinensysteme	en
dc.contributor.referee	Rethmeier, Michael	en
dc.contributor.referee	Bergmann, Jean Pierre	en
dc.date.accepted	2013-10-09
dc.date.accessioned	2015-11-20T22:54:22Z
dc.date.available	2013-11-26T12:00:00Z
dc.date.issued	2013-11-26
dc.date.submitted	2013-11-25
dc.description.abstract	Die vorliegende Dissertation beschäftigt sich mit der Erstarrungsrissbildung beim einlagigen Laser-MSG-Hybridschweißen von Bauteilen mit Wandstärken zwischen 9 mm und 14,5 mm. Der Fokus liegt dabei zum einen auf Einflüssen durch die Schweißparameter und zum anderen auf der Wirkung von mechanischer Randbedingungen. Dazu wurden experimentelle und numerische Untersuchungen durchgeführt. Bei den Experimenten wurden Laser-MSG-Hybridschweißungen unter Verwendung eines Scheibenlasers mit 16kW Ausgangsleistung an Rohren aus Feinkornbaustahl erstellt. Im Rahmen der statistischen Versuchsplanung wurden an Einschweißungen die Schweißparameter Schweißgeschwindigkeit, Drahtvorschubgeschwindigkeit und Laserleistung variiert und die resultierende Rissanzahl im Röntgenbild ausgewertet. Bezüglich der konstruktiven Einflüsse wurden Schweißungen mit variierenden Steifigkeiten in Nahtquerrichtung und Nahtlängsrichtung, unterschiedlichen Vorspannkräften und an verschiedenen Werkstoffen realisiert. Der Fall der Schrumpfungsbehinderung wurde durch den Vergleich von durchgeschweißten und eingeschweißten Proben analysiert. Anhand eines Schweißsimulationsmodells der Rohrschweißungen ließen sich die Spannungen und Dehnungen in den risskritischen Bereichen während der Schweißungen ermitteln. Dies erlaubt eine Interpretation der experimentell festgestellten Wirkungen der verschiedenen Einflussfaktoren. Zusätzlich wurde ein Modell von Laserstrahlschweißungen im IRC-Rahmen aufgebaut, mit dem ein experimenteller Fall mit sehr fester, externer Schrumpfungsbehinderung aus der Literatur näher untersucht werden konnte. Ein stark vereinfachtes Modell einer schrumpfenden Schweißnaht wurde überdies genutzt um die komplexen Reaktion sinnvoll einordnen zu können.	de
dc.description.abstract	This dissertation deals with solidification cracking in high-power single-run laser-GMA hybrid welding of parts with wall thicknesses between 9 mm and 14.5 mm. It focuses on the influence of process parameters on the one hand and the effect of mechanical boundaries on the other hand. Experimental and numerical examinations were conducted. Laser-GMA hybrid welds, using a disc laser with a maximum power output of 16 kW were produced on tubes made of fine grain structural steels. The influence of the process paramters was investigated by a variation of welding velocity, wire feed speed and laser beam power within a design of experiments approach. Varying longitudinal and transversal stiffnesses and different levels of applied pre-load and material strength were used to examine the effect of the mechanical boundary conditions on weld solidification cracking. The influence of restraint was analyzed by comparing full and partial penetration welds. A welding simulation model granted access to the transient stresses and strains in the critical zones during welding. This allows to interprete the experimentally acquired results. A model of laser beam welding in the IRC-test provides the opportunity to analyze a case from the literature having a high exterior restraint. Simplified models of shrinking welds helped to classify the complex reactions in the welds.	en
dc.identifier.uri	urn:nbn:de:kobv:83-opus4-43638
dc.identifier.uri	https://depositonce.tu-berlin.de/handle/11303/4157
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-3860
dc.language	German	en
dc.language.iso	de	en
dc.rights.uri	http://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/	en
dc.subject.ddc	620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten	en
dc.subject.other	Feinkornbaustahl	de
dc.subject.other	Heißrisse	de
dc.subject.other	Laser-MSG-Hybrid	de
dc.subject.other	Rohr	de
dc.subject.other	Schweißen	de
dc.subject.other	Fine grain steel	en
dc.subject.other	Laser-GMA-hybrid	en
dc.subject.other	Solidification cracking	en
dc.subject.other	Tubes	en
dc.subject.other	Welding	en
dc.title	Einfluss von Konstruktion und Schweißparametern auf die Erstarrungsrissentstehung beim Laser-MSG-Hybridschweißen dickwandiger Bauteile	de
dc.title.subtitle	Experimentelle und numerische Analyse	de
dc.title.translated	Influence of mechanical boundaries and process parameters on solidification cracking in laser-GMA-hybrid welded thick-walled parts	en
dc.title.translatedsubtitle	experimental and numerical analysis	en
dc.type	Doctoral Thesis	en
dc.type.version	publishedVersion	en
tub.accessrights.dnb	free	*
tub.affiliation	Fak. 5 Verkehrs- und Maschinensysteme::Inst. Werkzeugmaschinen und Fabrikbetrieb	de
tub.affiliation.faculty	Fak. 5 Verkehrs- und Maschinensysteme	de
tub.affiliation.institute	Inst. Werkzeugmaschinen und Fabrikbetrieb	de
tub.identifier.opus4	4363
tub.publisher.universityorinstitution	Technische Universität Berlin	en

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