Erhöhte Ermüdungsfestigkeit von Schweißverbindungen in der Windenergie durch Festwalzen

Das Forschungsvorhaben zielt darauf ab, die Verbesserung der Ermüdungsfestigkeit von Schweißverbindungen an Tragstrukturen für Windenergieanlagen durch Festwalzen zu analysieren und zu quantifizieren. Als ein hoch automatisiertes Verfahren erlaubt das Festwalzen schnelle und gut kontrollierbare Nachbehandlungsprozesse, welche sich gut in der Fertigungskette der Tragstrukturen integrieren lassen.

Innerhalb dieses Projekts werden Ermüdungsversuche an unbehandelten und an gewalzten Schweißproben durchgeführt und die Ergebnisse gegenübergestellt. Die Versuche werden an herkömmlichem und an höherfestem Baustahl durchgeführt, um den Einfluss der Festigkeit zu quantifizieren. Basierend auf den Versuchsergebnissen werden mittels lokaler Ermüdungskonzepte die entsprechenden Lebensdauervorhersagemodelle entwickelt. Eine der wesentlichen Voraussetzungen für eine optimierte Lebensdauervorhersage von durch Festwalzen nachbehandelten Schweißnähten ist die lokal aufgelöste Kenntnis der induzierten Druckeigenspannungen. Deswegen werden alternative Methoden für die Messung von Eigenspannungstiefenverläufen qualifiziert. Die hierdurch ermittelten Eigenspannungsverläufe werden in die lokalen Ermüdungskonzepte integriert. Abschließend werden die Prozessparameter für die Anwendung des Festwalzens an den Schweißnähten optimiert und die Gültigkeitsgrenzen festgelegt, um die gewünschte Ermüdungsfestigkeit zu erreichen.

Die hier durchgeführte Forschung ermöglicht somit erstmals, die Erhöhung der Ermüdungsfestigkeit von Schweißverbindungen durch Festwalzen zu analysieren und quantitative Ergebnisse zu liefern, die später in Richtlinien und Normen verankert werden können (DIN, DNV GL und DIBt).

Forschungsstellen:

·         Institut für Stahlbau (Leibniz Universität Hannover)

·         Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen (Leibniz Universität Hannover)