Laserstrahlschweißen ultrahochfester Stähle - Stand und Perspektiven

Die Anwendung pressgehärteter Mangan-Bor-Stähle im Fahrzeugbau ist Stand der Technik. Festigkeiten bis 1500 MPa ermöglichen konstruktiven Leichtbau mit signifikanter Gewichtseinsparung individueller Teile. Nachteil dieser Güten ist ihre geringe Bruchdehnung sowie metallurgisch bedingte Schwierigkeiten beim Schweißen, verursacht durch die eingesetzten Zunderschutzschichten. Zur Überwindung dieser Probleme wurden neue Stahlsorten mit Festigkeiten weit über 1500 MPa eingeführt. Der vorliegende Beitrag beleuchtet die Ergebnisse von Schweißeignungsprüfungen dreier Klassen neu eingeführter Stähle: pressgehärtete nichtrostende Stähle mit martensitischem Gefüge, ein Vergütungsstahl in einer Modifikation als Blech und ein nichtrostender hochmanganhaltiger austenitischer Stahl. Die erreichbaren Festigkeiten liegen bei 2000 MPa bei Bruchdehnungen von über 12%. Alle betrachteten Stähle sind bereits im Handel, so dass die Industrie von dem weitgespannten Spektrum an Eigenschaften profitieren kann. Die Schweißeignung martensitischer, nichtrostender Stähle konnte bis zu einem Kohlenstoffgehalt von 0.46 Massenprozent nachgewiesen werden, wie auch die guten mechanischen Eigenschaften geschweißter Verbindungen bei unterschiedlichen Lastarten. Der nickellegierte Vergütungsstahl mit 4% Nickel und 0,4% Kohlenstoff ist tolerant gegen Fehler bei der Wärmebehandlung. Seine Schweißeignung konnte positiv geprüft werden. Dennoch weisen die mechanischen Eigenschaften der Schweißverbindung eine hohe Streuung in der Bruchdehnung auf. Der kaltverformte Manganstahl verliert seine Festigkeit in der Schmelzzone der Schweißnaht. Unter geeigneter Lastführung, kann sie im Betrieb jedoch wieder hergestellt werden. Als Perspektive werden Schweißversuche an bainitisch gehärteten Werkstoffen mit Festigkeiten bis 2200 MPa beschrieben. Durch die bainitische Umwandlung kann keine Stabilisierung der Bruchdehnung um 10 % bei geschweißten Blechen erreicht werden. Darüber hinaus werden Ergebnisse zum Schweißen ultrahochfester und supraduktiler Werkstoffe in ungleichartiger Verbindung vorgestellt. Diese Verbindungen ermöglichen eine maximale Ausnutzung der Vorteile der Einzelwerkstoffe bei geeigneter konstruktiver Auslegung. Die Ergebnisse zeigen, dass starke Alternativen zu den Mangan-Bor-Stählen kurz vor der Einführung in die Anwendung stehen