Beschreibung
P 1158 – Neue Bewertungsmöglichkeiten für die Zähigkeit und Schädigungstoleranz von dünnwandigen Strukturen
Noch vor wenigen Jahren spielte die Zähigkeit bei der Bewertung der Einsatzmöglichkeiten von kaltumformbarem Stahlfeinblech praktisch keine Rolle, weil die Grenzen der Beanspruchbarkeit durch Einschnürvorgänge erreicht wurden. Moderne mehrphasige Stähle zeigen allerdings ein komplexes Versagensverhalten mit frühem Schädigungsbeginn, sodass der Nachweis ausreichender Zähigkeit immer häufiger Bestandteil von Bauteilsicherheitsbetrachtungen für dünnwandige Bauteile wird.
In diesem Forschungsprojekt, das durch das Institut für Eisenhüttenkunde bearbeitet wurde, wurde aus diesem Grund ein neues Verfahren zur Ermittlung der Zähigkeitseigenschaften hochfester Stähle entwickelt, die nur in geringen Wandstärken verfügbar sind.
Zur Bearbeitung des Projekts wurden zunächst die mechanischen Eigenschaften der Untersuchungswerkstoffe bestimmt. Bei den Werkstoffen handelt es sich um einen ferritischen Feinkornbaustahl S355J2 (1.0577), der auch als Rohrmaterial mit der Bezeichnung E355 (1.0580) vorlag. Weiterhin wurde ein hochfester Dualphasenstahl HCT980X (1.0944) untersucht, der aufgrund seiner hervorragenden Eigenschaften häufig in der Kraftfahrzeugindustrie zum Einsatz kommt. Zur Durchführung der Zähigkeitsmessungen wurde ein Pendelschlagwerk so angepasst, dass auch dünnere Bleche untersucht werden konnten. Dazu wurde ein neues Einspannungskonzept entwickelt, welches es ermöglicht, eine Temperierung der Proben vorzunehmen. Zur Untersuchung des Spannungszustandseinflusses wurde ein Probenkatalog entwickelt, welcher die gezielte Untersuchung der für das Bauteil relevanten Spannungszustände ermöglicht. Untersuchungen mit einer als Standard festgelegten Geometrie haben gezeigt, dass die Energieaufnahme stark vom lokal vorliegenden Spannungszustand abhängt. Das Bruchbild hingegen zeigt eine stärkere Affinität zur Werkstofftemperatur. Mit Hilfe eines Korrelationsverfahrens, das auf die beobachtete Bruchfläche Rückbezug nimmt, ist zudem ein Vergleich mit den Werten des Kerbschlagbiegeversuchs möglich.
Veröffentlichung:
2019
Autoren:
Prof. Dr.-Ing. W. Bleck
