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Stahl Schweißen hochfester Legierungen

| Autor / Redakteur: Magdalena Nillius / Bernd Otterbach

Der Leichtbau mit Stahl in der Automobilindustrie basiert auf hochfesten Legierungen. Das Potenzial der der Stahlsorten lässt sich mit einem besseren Schweißverhalten noch besser erschließen.

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Einen Ansatz dazu bieten Legierungen mit mindestens 1000 MPa Zugfestigkeit. Sie eignen sich für das Punkt- und Laserschweißen. Tests auf Prüfständen ergaben eine hundertprozentige Ausknöpfbruchquote.

Nicht nur in der Automobilindustrie steigt die Anwendung hochfester Stähle. Auch in anderen Branchen, zum Beispiel dem Silobau, ist das der Fall. Dennoch bleibt die Vorreiterrolle der Automobilhersteller bei Blechen aus hochfesten Legierungen unbestritten.

Hochfeste Stähle steigern Sicherheit in Automobilen

So werden aus diesen Stahlgüten mit mindestens 1000 MPa Zugfestigkeit bereits Chassiskomponenten, wie Seitenaufprallträger, sowie sicherheitsrelevante Bauteile, zum Beispiel Sitzschienen, hergestellt. Die hohe spezifische Festigkeit steigert deren Funktionssicherheit. Außerdem bietet sie Möglichkeiten, die Wanddicken der Teile dünner auszulegen und damit Bauteilgewicht einzusparen – ohne Einschränkung der Funktion und Sicherheit.

Jedoch kann die Steigerung der spezifischen Festigkeit zu Nachteilen beim Punkt- und Laserschweißen führen. Der Grund dafür liegt im Anstieg des Anteils der Legierungselemente. Er ist zur Festigkeitssteigerung erforderlich.

So erreichten diese Legierungen nicht die dort im Rahmen von Tests geforderte hundertprozentige Ausknöpfbruchquote. Dieser Bruchtyp ist beim Punktschweißen häufig der einzige experimentell ermittelbare Prüfparameter, der direkt Aufschluss über die Mindestgröße der Schweißpunkte gibt.

Misch- und Scherbruch

Über viele Jahre hinweg lautete das Testergebnis oft allerdings Misch- oder gar Scherbruch – ein typisches Bruchverhalten bei Punktschweißnähten zwischen hochlegierten Eisenwerkstoffen. Daher verwendete man in der Vergangenheit hochfeste Stahlgüten nur für einzelne Bauteile im Chassis, die mit niedriglegierten Flachprodukten verschweißt werden mussten.

Heutzutage forciert die Automobilindustrie die Anwendung von hochfesten Stählen im Chassisbereich und bei sicherheitsrelevanten Bauteilen. Zwangsläufig stellt sich verstärkt die Frage nach dem Nachweis der hundertprozentigen Ausknöpfbruchquote.

Hochfester Stahl zum Punktschweißen wie auch zum Laserschweißen geeignet

Auf der Basis von Stahlgüten mit mindestens 1000 MPa Zugfestigkeit lassen sich sichere Schweißkonstruktionen im Punktschweißverfahren aufbauen – dem dominierenden Schweißverfahren in der Automobilindustrie. Grundsätzlich kann diese hochfeste Legierung jedoch das Schweißen überall dort verbessern, wo die Abkühlgeschwindigkeit der Verbindung hoch ist – somit auch beim Laserschweißen, das zunehmend in der Zulieferindustrie der Automobilhersteller Einzug hält.

Folglich wird der Hauptanwendungsbereich des Stahls in der Automobilindustrie liegen. Das gilt insbesondere für Anwendungen, bei denen hohe Anforderungen an das Bruchverhalten der Schweißpunkte gestellt werden. Ein besonderes Augenmerk liegt dabei auf dem Werkstoffverhalten bei extremer Krafteinleitung. Wenn ein Fahrzeugaufprall nicht zu vermeiden ist, dann sollten sich alle Schweißpunkte der Konstruktion in ähnlicher Art und Weise verhalten.

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