Untersuchungen zu Eigenspannungen in hochtemperaturgelöteten Cr-CrNi-Stahl-Mischverbindungen und Entwicklung löttechnischer Fertigungsstrategien zu deren Minimierung

Holländer, U.; Kresnik, S.; Swider, M.A.; Möhwald, K.; Zinn, W.; Magnier, A.; Scholtes, B.; Niendorf, T.

Bei der Fertigung von komplexen Stahlblechbauteilen kommen vielfach löttechnische Fertigungsprozesse zum Einsatz, bei denen hochlegierte Stahlkomponenten in Vakuum- oder Schutzgasöfen bei Temperaturen über 1000 °C gefügt werden. Zunehmend ist da-bei das Verbinden von ferritischen mit austenitischen Stahlkomponenten gefragt. Auf-grund unterschiedlicher thermomechanischer Eigenschaften der Werkstoffe können da-bei hohe Eigenspannungen auftreten, die im Vergleich zu Lötbaugruppen aus artglei-chen Stahlsorten zu Bauteilverzug und Reduktion der Verbindungsfestigkeit führen. Zur Untersuchung dieser Problematik wurden Bauteilmodelle aus gelöteten Stahlblechkom-ponenten verwendet, an denen mittels Röntgendiffraktometrie und inkrementellen DMS-Bohrlochmessungen die Eigenspannungszustände im Bereich der Fügezonen in Abhängigkeit von Werkstoffkombinationen, Fügegeometrie und Prozessparametern beim Ofenlöten analysiert wurden. Durch die experimentellen Daten wurden FEM-Si-mulationen, in die eigene Messungen zum temperaturabhängigen Spannungs-Deh-nungs-Verhalten der Stahlbleche implementiert wurden, verifiziert. Die FEM-Simula-tion zur Analyse der Eigenspannungsverteilung in Lötbauteilen ließ sich auf andere Fü-gegeometrien übertragen. Folglich sind entsprechende FEM-Simulationen geeignet, löt-prozessbedingte Eigenspannungen und Deformationen von Blechbaugruppen in Stahl-mischbauweise zu erfassen und somit etwaige konstruktive Optimierungsmaßnahmen vorab zu bewerten.

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Holländer, U. / Kresnik, S. / Swider, M.A. / et al: Untersuchungen zu Eigenspannungen in hochtemperaturgelöteten Cr-CrNi-Stahl-Mischverbindungen und Entwicklung löttechnischer Fertigungsstrategien zu deren Minimierung. Aachen 2019. Shaker.

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