Untersuchungen zum Laserstrahlschweißen artungleicher Verbindungen aus Aluminium- und Stahlwerkstoffen aus dem Karosseriebau mit aluminiumseitiger Einstrahlung
Niedersächsisches Symposium Materialtechnik
23.-24. Februar
Clausthal-Zellerfeld
2017
Type: Konferenzbeitrag
Abstract
Unter Anwendung von Leichtbaukonzepten können bisher eingesetzte Werkstoffe substituiert und infolgedessen die spezifischen Bauteilgewichte reduziert werden. In Abhängigkeit der Dimensionen und der individuellen Werkstückfunktionen bzw. eigenschaften können bspw. verschiedene Aluminium und Stahlwerkstoffe unterschiedlicher Materialstärke kombiniert werden. Insbesondere für den Automobilkarosseriebau hat sich das Laserstrahlschweißen als geeignetes und effizientes Fügeverfahren für artgleiche Verbindungen seit mehreren Jahren etabliert. Gegenüber dem Fügen artgleicher Werkstoffe bedingt das thermische Fügen von artungleichen Verbindungen, wie Aluminium an Stahlwerkstoffe, aufgrund einer Bildung von harten und spröden intermetallischen Phasen, die u.~a. die Festigkeiten der Mischverbindungen reduzieren, verschiedene metallurgische Herausforderungen. Die vorgestellten Untersuchungen zum Laserstrahlschweißen unterschiedlicher Aluminium-Stahl-Mischverbindungen im Überlappstoß zeigen u.~a. die Einflüsse der Nahtart (Stichnaht und Kehlnaht), der Spaltbreite zwischen den Fügepartnern und der Streckenenergie in Abhängigkeit der Werkstoffpaarung sowie der Blechdicke~t des Stahlwerkstoffes auf die Nahtausprägungen und die erzielbaren Scherzugfestigkeiten. Die betrachteten Materialpaarungen umfassen in Abhängigkeit der Anwendungsgebiete verschiedene Stahlwerkstoffe (HX220LAD+Z100, 22MnB5+AS150 und X5CrNi1810), die jeweils mittels Laserstrahlschweißen an die Aluminiumlegierung AA6016T4 gefügt werden. Die Charakterisierung der artungleichen Verbindungen umfasst u.~a. Scherzugprüfungen sowie metallographische Analysen von Querschliffen.