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Materialien/Werkstoffe Poster: Do., 13:00–15:30 D-P384
Eigenspannungsanalyse mittels Synchrotronstrahlung an lasergeschweißten
Aluminiumblechen des Werkstoffes AA6056
Torben Fischer 1 , René Valéry Martins 1 , Andreas Schreyer 1
1 GKSS Forschungszentrum Geesthacht, Max Planck-Str. 1, 21502 Geesthacht
Die moderne Luftfahrtindustrie ist bestrebt in naher Zukunft auch bei tragenden Komponenten
aufgrund von Kosten- und Gewichtsreduzierung Nietverbindungen durch geeignete
Schweißverbindungen zu ersetzen. Neben dem Reibrührschweißverfahren stellt
besonders das Laserstrahlschweißen eine wichtige industrielle Anwendung dar. Seit den
siebziger Jahren werden Laser zur Materialbehandlung in der metallverarbeitenden Industrie
eingesetzt. Doch erst im letzten Jahrzehnt wurde das Laserstrahlschweißen auch
für die Luftfahrtindustrie interessant. Die Spannungen innerhalb eines Materials, insbesondere
innerhalb einer Schweißnaht, lassen Rückschlüsse auf die thermo-mechanische
Vorgeschichte und Belastbarkeit des Materials zu. In diesem Zusammenhang werden
mittels CO2-Laser geschweißte Stoßnähte zwischen Aluminiumblechen auf Eigenspannungen
untersucht. Die hierzu nötigen Diffraktionsexperimente wurden an der neuen
Beamline HARWI II (HArter Röntgen WIggler) des GKSS-Forschungszentrums am
HASYLAB am DESY durchgeführt. Mit HARWI II steht den Materialwissenschaften
ein Messplatz mit Synchrotronstrahlung im Energiebereich von 20 bis 250 keV und
einem hohen Photonenfluss zur Verfügung. Dies ermöglicht es, im Gegensatz zur Neutronenstreuung,
die Probe mit einer hohen räumlichen Auflösung zu analysieren. Für
die aktuellen Experimente wurde monochromatische Synchrotronstrahlung mit einer
Energie von 83 keV verwendet. Die vorliegenden polykristallinen Proben bestehen aus
der einphasigen Aluminiumlegierung AA6056. Die Größe der Kristallite variiert zwischen
etwa 200 µm im Basismaterial bis hin zu wenigen Mikrometern im Bereich der
Schweißnaht. Die 3,2 mm starken Aluminiumbleche wurden in Transmissionsgeometrie
vermessen. Ein Abstand von 7,6 m zwischen Probe und Detektor gewährleistete eine
sehr hohe Winkelauflösung für die Bestimmung der Lage der Beugungsreflexe. Als Ergebnis
ist ein sehr detaillierter Verlauf der im Material vorliegenden Spannungen zu
erwarten. Es wurden sowohl die longitudinale als auch die transversale Komponente der
Eigenspannung vermessen. Bei einer schrittweisen Reduzierung des Strahlquerschnitts
von 6 x 0,2 mm 2 auf 0,5 x 0,2 mm 2 sinkt die Anzahl bestrahlter Kristallite deutlich. Ein
weiterer Punkt der Untersuchung ist, wie sich dieser Umstand auf die Güte der Messergebnisse
auswirkt. Es zeigt sich, dass eine geringe Kornstatistik eine Modifizierung
der Auswertungsverfahren erfordert.