Kaltrisskriterium

Kaltrisse

Kaltrisse sind ein massives Qualitätsproblem bei der schweißtechnischen Verarbeitung von hochfesten Stählen. Sie entstehen in den Härtegefügen einer Schweißverbindung bei gleichzeitiger Einwirkung von Zugspannungen und Wasserstoff, wenn deren Kombination an diesem Ort ein kritisches Niveau während der Abkühlung unterhalb 250 °C erreicht hat. Die Bestimmung der kritischen Kombinationen kann durch die physikalische Simulation der Kaltrissanfälligkeit erfolgen.

Quantifizierung der kritischen Kaltrisseinflussparameter

Um eine kritische Kombination von Kaltrisseinflussparamter zu bestimmen, wird das Kaltrissverhalten an eine Gleeble-Probe untersucht (selbsbeanspruchter und fremdbeanspruchter Kaltrisstest). Die Probe wird mit einem Schweißtemperaturzyklus beaufschlagt. Die Probe darf spannungsfrei ausdehnen und schrupfen, bis die Martensitstarttemperatur Ms während der Abkühlung erreicht ist. Dann wird die Probe mit einer konstanten Zugspannung belastet. Kritische Kaltrissparameter (Punkte über kritische Spannungskurve) sind solche, die zu einem Rissauftritt führen:

  • Temperatur beim Rissauftritt wird durch Messung der Probe bzw. durch Temperaturfeldanalyse bestimmt.
  • Gefüge am Rissort beim Rissauftritt wird für den untersuchten Stahl als Funktion des Schweißtemperaturzyklus betrachtet

f(Erwärmungsrate, Maximaltemperatur und t8/5)

  • Spannung beim Rissauftritt lässt sich durch Messung bzw. FE-Simulation bestimmen.
  • Diffusibler Wasserstoff am Rissort beim Rissauftritt kann genau nur durch FE-Simulation bestimmt werden. Alternativ kann die Bestimmung des Wasserstoffes in die Probe durch Messung (zum Beispiel durch Wasserstoffextraktion von Testzone der Probe) erfolgen. Hierfür muss sichergestellt werden, dass die Testzone die gleiche thermo-mechanische Geschichtte erfahren hat, da die Wasserstoffmessung sich auf die Gesamtmaße der Testzone und nicht nur auf den Rissort bezieht.


Um ein Kaltrisskriterium zu bilden, müssen mehrere kritische Kombinationen der o. g. Parameter bestimmt werden.


Mit einem Kaltrisskriterium kann die Schweißkonstruktion /Bauteil auf Kaltrissanfälligkeit durch FE-Simulation qualifiziert werden

Kaltrisseinflussparameter und deren Hauptzusammenhang

Schematische Darstellung des Versuchsaufbaus für die Bestimmung eines Kaltrisskriteriums

Bestimmung einer kritischen Spannungskurve für ein Schweißtemperaturzyklus

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