Schwingfestigkeit laserstrahlgeschweißter Magnesiumknetlegierungen unter mehrachsigen proportionalen und nichtproportionalen Beanspruchungen

Magnesiumlegierungen weisen ein geringeres spezifisches Gewicht als Aluminiumlegierungen und Stahl auf. Trotzdem werden sie in der Automobilindustrie im Vergleich zu den beiden anderen Konstruktionswerkstoffen verhältnismäßig selten eingesetzt. Die sich erhöhenden Anforderungen an den Leichtbau werden Magnesiumlegierungen jedoch wieder stärker in den Mittelpunkt des Interesses rücken. Der Werkstoff wird sich allerdings nur dann durchsetzen und effektiv eingesetzt werden können, wenn bestehende Wissenslücken geschlossen werden. Im Zusammenhang mit Laserstrahlschweißnähten war bisher nicht bekannt, wie sich diese unter mehrachsigen Beanspruchungen verhalten. Dementsprechend finden sich in den aktuellen Regelwerken keine Empfehlungen, wie der Werkstoff in der Praxis in diesen Fällen zu bewerten ist. Vor diesem Hintergrund wird das Schwingfestigkeitsverhalten von laserstrahlgeschweißten, überlappten Rohr-Rohr-Verbindungen aus AZ31 und AZ61 experimentell untersucht. Dabei werden Wöhlerversuche mit reiner Axialbelastung, reiner Torsion und kombinierter, proportionaler und nichtproportionaler Belastung durchgeführt. Die Ergebnisse werden anhand des Kerbspannungskonzepts mit dem Referenzradius rref = 0,05 mm bewertet. Es wird der Frage nachgegangen, welche Festigkeitshypothesen sich zur Beschreibung des beobachteten Schwingfestigkeitsverhaltens eignen. Hierfür wird jeweils eine Hypothese aus dem Bereich der integralen und schnittebenenbezogenen Konzepte, sowie eine Hypothese, die den Beanspruchungs-Zeit-Pfad betrachtet, untersucht. Zusätzlich werden auf Basis der Ergebnisse die Bemessungsrichtlinien der Regelwerke für Magnesium erweitert. Aspekte zum Einfluss der Eigenspannungen auf das Schwingfestigkeitsverhalten der Schweißverbindungen werden betrachtet.