HFH-Vario

Die Wirksamkeit höherfrequenter Hämmerverfahren (HFH) zur Steigerung der Ermüdungsfestigkeit geschweißter Konstruktionen wurde durch zahlreiche Forschungsergebnisse belegt und kann bereits entsprechend DASt-Rili 026 oder den IIW- Recommendations in der Bemessung der Stahlkonstruktionen berücksichtigt werden. Die Nachweise basieren jedoch überwiegend auf Bauteilwöhlerlinien und Ermüdungsfestigkeiten, welche anhand von Versuchen mit konstanten Amplituden ermittelt wurden. Die schwingfestigkeitssteigernde Wirkung der HFH-Verfahren wird dabei, neben der Verbesserung der Kerbgeometrie und der Verfestigung der Randschicht, maßgeblich den eingebrachten Druckeigenspannungen zugeordnet. Diese können jedoch durch betriebsbedingte Plastizierungen, z.B. infolge einzelner Überlasten, teils deutlich abgebaut werden. Da durch die Verbesserung der Kerbgeometrie Spannungskonzentrationen im Schweißnahtübergang verringert werden und sich auch die Kaltverfestigung der Randschicht positiv auf das Ermüdungsverhalten auswirkt, kann die Ermüdungsfestigkeit der Schweißkonstruktion trotz Abbau der Druckeigenspannungen verbessert werden. Bisherige Erkenntnisse zum Einfluss der Eigenspannung, Kerbwirkung, Verfestigung in Abhängigkeit des Werkstoffs auf die Lebensdauer von HFH-behandelten Schweißverbindungen bei konstanter Amplitude lassen sich nur bedingt auf andere Bauteilgeometrien unter Betriebsbeanspruchung übertragen.

Ziel des Forschungsvorhabens ist es, die Einflüsse einer realitätsnahen Betriebsbeanspruchung auf die Veränderung des Randschichtzustandes HFH-behandelter Schweißdetails separat zu bewerten, um diese in der Lebensdauerberechnung zu berücksichtigen. Hierfür sollen die Werkstoffzustände am Schweißnahtfußpunkt sowie deren betriebsbedingte Veränderung systematisch charakterisiert werden, um unter Ansatz des örtlichen Konzeptes die Anrisslebensdauer HFH-behandelter Schweißdetails abzuschätzen. Anhand begleitender Betriebslastversuche am Kerbdetail Längssteife soll ein verifiziertes Konzept zur Bestimmung der Anrisslebensdauer erarbeitet werden, welches Änderungen des Randschichtzustands HFH-behandelter Schweißdetails unter Betriebsbeanspruchung berücksichtigt.

Die gewonnenen Erkenntnisse sollen eine sichere, wirtschaftliche und ressourcenschonende Auslegung HFH-behandelter Schweißkonstruktionen ermöglichen.