Versagenskriterien für halbhohlstanzgenietete Aluminiumbauteile unter zyklischer Belastung

Für die Einschätzbarkeit von Verbindungen unter zyklischer Belastung ist die Festlegung eines einheitlichen Versagenskriteriums vor dem Hintergrund der Vergleichbarkeit von Daten unterschiedlicher Verbindungsarten und der Verwendung der Daten für eine Abschätzung der Lebensdauer von großer Bedeutung. Der Kern der vorliegenden Arbeit war somit die Erarbeitung eines Versagenskriteriums für stanzgenietete Aluminiumbauteile unter zyklischer Belastung unter Berücksichtigung unterschiedlicher Belastungsarten. Nach der Auswahl und Optimierung der Methoden für die Online-Schädigungsüberwachung wurden Versuche an halbhohlstanzgenieteten einfach überlappten Zugscherproben und an LWF-KS-2-Proben durchgeführt, wobei der Aluminiumwerkstoff EN AW-6014 in den Blechdicken 1,5 mm und 1,15 mm im Zustand T4 zum Einsatz kam. Basis der Arbeit war die Durchführung von Schwingfestigkeitsversuchen bis zu dem Kriterium Probenbruch. Im Weiteren wurde eine genaue Dokumentation des Bruchverhaltens und der Verläufe der Messwerte der Frequenz, Steifigkeit und Temperaturdifferenz vorgenommen. Durch metallographische Untersuchung von definiert abgeschalteten Proben konnte der Zusammenhang zwischen den aktuellen Messgrößen der Frequenzänderung ∆f bzw. der Steifigkeitsänderung ∆c und der Risstiefe a abgeleitet werden. Im Mittel entspricht die Anrisslebensdauer bei der einfach überlappten Zugscherprobe 75 % der Gesamtlebensdauer, bei der LWF-KS-2-Probe 45 % der Gesamtlebensdauer. Die Neigungsexponenten der Anrisswöhlerlinien sind zumeist leicht geringer (-5 %) als bei den Bruchwöhlerlinien. Mit der entwickelten Methode können in einfacher Weise Anrisswöhlerlinien ohne die aufwändige Erstellung von Schliffbildern ermittelt werden. Die maximale Risstiefe a bei den in dieser Arbeit durchgeführten metallographischen Untersuchungen an Proben, welche eine erste Änderung der Frequenz aufwiesen, lag bei ca. 800 µm.