Berechnungsmethoden und Auslegungskriterien für die betriebsfeste Bemessung von gelöteten Verbindungen aus Stahlwerkstoffen sowie Mischverbindungen unter Berücksichtigung neuartiger Prozessstrategien

Finanzierung: Aif über die Forschungsvereinigung des  Deutscher Verbands für Schweißen und verwandte Verfahren e.V. (DVS)

Laufzeit: 01.09.2009 bis 31.12.2012

Verzinkte Stahlwerkstoffe finden in einer Vielzahl von Anwendungen ihren Einsatz. Durch den Überzug wird die Korrosionsbeständigkeit der Bauteile um ein vielfaches erhöht. Der Schichtaufbau und die Schichtdicke können an die Anwendung angepasst werden und hängen im Wesentlichen mit dem Verzinkungsverfahren zusammen. Das Verarbeiten von verzinkten Stahlwerkstoffen muss daher so erfolgen, dass keine bzw. lediglich eine lokal stark begrenzte Verletzung der Zinkschicht erfolgt. Um die Prozesstemperatur und somit den Wärmeeintrag weiter abzusenken, müssen niedrig­schmelzende Lote eingesetzt  und eine Technologie zum Verarbeiten dieser qualifiziert werden. Eine Lösung bieten hierbei zinkhaltige Lote, die auf Grund der niedrigen Schmelztemperatur eine wesentliche Absenkung der Prozesstemperaturen ermöglichen und somit die Verletzung der Überzüge zu minimieren bzw. zu vermeiden helfen. Über das Benetzen des Zinklotes auf die verzinkte Oberfläche unter Prozessbedingungen und über die Korrelation zwischen herrschendem Zeit-Temperatur-Regime und Diffusion an der Grenzfläche gibt es in der Literatur keine Hinweise.

Darüber hinaus fehlen heutzutage abgesicherte Konzepte zur Bewertung und Berechenbarkeit der Festigkeit gelöteter Stahlblechverbindungen. Die für Schweißnähte erfolgreich eingesetzten Konzepte sind auf die spezifischen Belange des Lötens von Dünnblechverbindungen und neuen Prozessstrategien im Hinblick auf die geometrische und metallurgische Kerbe, die Stützwirkung des niedrigfesten Lötgutes, die Mehrachsigkeit und auf Eigenspannungen abzustimmen. Dafür ist eine interdisziplinäre und fachübergreifende Herangehensweise notwendig.

Zielsetzung:
Ziel des Forschungsvorhabens ist eine Untersuchung der Anwendbarkeit unterschiedlicher Verzinkungen und Oberflächenmodifikationen von gelöteten Verbindungen aus Stahl/Stahl und Stahl/Aluminium, sowie die Erarbeitung von ingenieurmäßigen Berechnungsverfahren zur betriebsfesten Bemessung. Eine Überdimensionierung der Bauteile wird vermieden und es kann ressourcensparend konstruiert werden. Unter Berücksichtigung der Auslegung von Bauteilen werden zum Abschluss des Vorhabens abgesicherte Richtlinien für die Gestaltung und Berechnung gelöteter Verbindungen zur Verfügung stehen.