Zur Tragfähigkeit einseitig geschweißter T‐Stöße aus höherfesten Stählen mit WEZ‐Versagen

Im IGF‐FOSTA‐Forschungsvorhaben P1453 erfolgten experimentelle und strukturmechanische Untersuchungen an einseitig geschweißten T‐Stößen aus höherfesten Stählen zur Analyse des Einflusses der Wärmeeinflusszone (WEZ) auf das Tragverhalten. Untersucht wurden Kehl‐ und HV‐Nähte, verschiedene Grund‐ und Schweißzusatzwerkstoffe, Blechdicken sowie Abkühlzeiten . Die Ergebnisse zeigen, dass mit zunehmender Abkühlzeit sowohl die Entfestigung als auch die Ausdehnung der WEZ zunehmen und damit die Zugtragfähigkeit der Verbindung abnimmt. Die Tragfähigkeit wird jedoch nicht allein durch die kleinste Zugfestigkeit der verschiedenen Zonen der WEZ bestimmt. Wechselwirkungen mit dem angrenzenden Grundwerkstoff und der Schweißnaht erhöhen aufgrund der Querdehnungsbehinderung die Tragfähigkeit der Schweißverbindung, sofern die WEZ eine niedrigere Festigkeit aufweist. Auf der Grundlage experimenteller Untersuchungen und einer umfassenden FE‐Parameterstudie wurde ein bestehendes makroskopisches Tragfähigkeitsmodell für Stumpfnähte modifiziert und erweitert. Das überarbeitete Modell berücksichtigt den Schweißnahttyp, die WEZ‐Ausdehnung, die Festigkeitsverhältnisse sowie die geometrischen Randbedingungen.

Within the IGF‐FOSTA research project P1453, experimental and structural‐mechanical investigations were carried out on single‐sided welded T‐joints made of high‐strength steels to analyze the influence of the heat‐affected zone (HAZ) on the load‐bearing behavior. Fillet and single‐bevel butt welds were examined, considering different base and filler materials, plate thicknesses and cooling times . The results show that increasing cooling time leads to both increased softening and a larger HAZ expansion, resulting in a reduction of the tensile resistance of the joint. However, the resistance is not governed solely by the minimum tensile strength within the HAZ. Interactions with the adjacent base material and the weld metal increase the resistance of the welded joint due to transverse constraint effects when the HAZ exhibits a lower strength. Based on the experimental investigations and an extensive FE parameter study, an existing macroscopic resistance model for butt welds was modified and extended. The revised model considers the weld type, HAZ expansion, strength mismatching and geometric boundary conditions.