DE102020004481A1 - Method and device for measuring a head peel strength of a welded connection between at least two joining partners - Google Patents

Method and device for measuring a head peel strength of a welded connection between at least two joining partners Download PDF

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Oliver Gustke
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung einer Kopfschälfestigkeit einer geschweißten Verbindung zwischen mindestens zwei Fügepartnern, bei welchem ein Fügepartner unbeweglich fixiert wird und eine Zugkraft auf die geschweißte Verbindung (11) aufgebracht wird. Bei einem Verfahren, welches unter Verwendung herkömmlicher Zugprüfmaschinen einfach durchführbar ist, wird die geschweißte Verbindung (11) orthogonal zur Belastungsrichtung durch die Zugkraft angeordnet und die Zugkraft unsymmetrisch an der geschweißten Verbindung (11) eingeleitet und die Zugkraft ermittelt, bei welcher die geschweißte Verbindung (11) versagt und/oder ausknöpft.The invention relates to a method for measuring the head peel strength of a welded connection between at least two joining partners, in which one joining partner is immovably fixed and a tensile force is applied to the welded joint (11). In a method that can be easily carried out using conventional tensile testing machines, the welded connection (11) is arranged orthogonally to the direction of loading by the tensile force and the tensile force is introduced asymmetrically at the welded connection (11) and the tensile force at which the welded connection ( 11) fails and / or unbuttons.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung einer Kopfschälfestigkeit einer geschweißten Verbindung zwischen mindestens zwei Fügepartnern, bei welchem ein Fügepartner unbeweglich fixiert wird und eine Zugkraft auf die geschweißte Verbindung aufgebracht wird sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for measuring a head peel strength of a welded connection between at least two joining partners, in which one joining partner is immovably fixed and a tensile force is applied to the welded joint, and a device for performing the method.

Die WO 2012/003794 A !1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Prüfung einer Schweißverbindung zwischen zwei Prüfplatten, die jeweils an einer Hilfseinrichtung befestigt sind, wobei die beiden Hilfseinrichtungen zur festen Einspannung der Prüfplatten miteinander verschraubt sind. Zur Ermittlung einer maximalen Festigkeit der Schweißverbindung wird an den beiden Hilfseinrichtungen eine Zugkraft angelegt.The WO 2012/003794 A ! 1 discloses a method and a device for testing a welded joint between two test plates, each of which is attached to an auxiliary device, the two auxiliary devices being screwed together to firmly clamp the test plates. A tensile force is applied to the two auxiliary devices to determine the maximum strength of the welded joint.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung einer Kopfschälfestigkeit einer geschweißten Verbindung zwischen mindestens zwei Fügepartnern anzugeben, welche unter Verwendung herkömmlicher Zugprüfmaschinen einfach durchführbar ist.The object of the invention is to specify a method and a device for measuring a head peel strength of a welded connection between at least two joining partners, which can be easily carried out using conventional tensile testing machines.

Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, sowie der Erläuterung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren dargestellt sind.The invention results from the features of the independent claims. The dependent claims relate to advantageous developments and refinements. Further features, possible applications and advantages of the invention emerge from the following description and the explanation of exemplary embodiments of the invention which are shown in the figures.

Die Aufgabe ist mit einem Verfahren dadurch gelöst, dass die geschweißte Verbindung orthogonal zur Belastungsrichtung durch die Zugkraft angeordnet wird und die Zugkraft unsymmetrisch an der geschweißten Verbindung eingeleitet wird und die Zugkraft ermittelt wird, bei welcher die geschweißte Verbindung versagt bzw. ausknöpft. Dies hat den Vorteil, dass herkömmliche Zugprüfmaschinen eingesetzt werden können, so dass auf eine spezielle Anlagentechnik verzichtet werden kann. Die reale Belastung der geschweißten Verbindung ist mit diesem Verfahren gut abzuprüfen, da durch die unsymmetrische Krafteinleitung eine einseitige Belastung der geschweißten Verbindung erfolgt.The object is achieved with a method in that the welded connection is arranged orthogonally to the load direction by the tensile force and the tensile force is introduced asymmetrically at the welded connection and the tensile force at which the welded connection fails or is unbuttoned is determined. This has the advantage that conventional tensile testing machines can be used, so that special system technology can be dispensed with. The real load on the welded connection can be checked well with this method, as the asymmetrical application of force results in a one-sided load on the welded connection.

Vorteilhafterweise greift die Zugkraft an einem Ende der als Überlappschweißnaht ausgebildeten geschweißten Verbindung an. Das Messverfahren ist flexibel einsetzbar, da es an allen verschweißten Überlappverbindungen ausführbar ist. Es besteht eine gute Vergleichbarkeit von unterschiedlichen Schweißnähten und eine hohe Flexibilität zwischen Schweißnahtgeometrien und Werkstoffpaarungen der Fügepartner.The tensile force advantageously acts on one end of the welded connection designed as an overlap weld seam. The measuring process can be used flexibly, as it can be carried out on all welded overlap connections. There is a good comparability of different weld seams and a high flexibility between weld seam geometries and material pairings of the joining partners.

In einer Ausgestaltung wird als geschweißte Verbindung eine I-Schweißnaht am Überlappstoß geprüft. Durch das Angreifen der Zugkraft orthogonal zur Ausdehnungsrichtung der geschweißten Verbindung wird nicht die gesamte Schweißnaht homogen belastet, sondern die größte Last auf ein Ende bzw. einen Anfang der Schweißnaht aufgebracht.In one embodiment, an I weld seam at the lap joint is tested as a welded connection. By applying the tensile force orthogonally to the direction of expansion of the welded connection, the entire weld seam is not homogeneously loaded, but rather the greatest load is applied to an end or a beginning of the weld seam.

In einer Variante wird die Zugkraft durch eine beweglich an der Schweißnaht angesetzte Zugeinrichtung erzeugt, indem die Zugeinrichtung unter einem Fügepartner angreift, während der andere Fügepartner stationär befestigt ist. Da die Zugeinrichtung mechanisch nicht mit dem zu prüfenden Bauteil verbunden ist, lassen sich reale Belastungsszenarien authentisch abbilden.In one variant, the tensile force is generated by a tensile device that is movably attached to the weld seam, in that the tensile device engages under one joining partner, while the other joining partner is fixed in a stationary manner. Since the pulling device is not mechanically connected to the component to be tested, real load scenarios can be authentically mapped.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung einer Kopfschälfestigkeit einer geschweißten Verbindung zwischen mindestens zwei Fügepartnern. Bei einer Vorrichtung, mit welcher eine Messung der Kopfschälfestigkeit der geschweißten Verbindung unter Verwendung herkömmlicher Zugprüfmaschinen einfach durchführbar ist, ist eine Zugeinrichtung als Zugwinkel ausgebildet, wobei ein Schenkel des Zugwinkels eine Auflagefläche für einen Fügepartner der geschweißten Verbindung bildet, während der andere Schenkel des Zugwinkels mit einer Zugprüfeinrichtung verbindbar ist, und der zweite Fügepartner kraftschlüssig an einem Trägerelement fixiert ist.A further aspect of the invention relates to a device for measuring a head peel strength of a welded connection between at least two joining partners. In a device with which a measurement of the head peel strength of the welded connection can easily be carried out using conventional tensile testing machines, a pulling device is designed as a pulling bracket, with one leg of the pulling bracket forming a support surface for a joint partner of the welded connection, while the other leg of the pulling bracket a tensile testing device can be connected, and the second joining partner is fixed in a force-locking manner on a carrier element.

Es ist von Vorteil, wenn der Zugwinkel beweglich unter dem Fügepartner gelagert ist. Durch diese gelagerte Einspannung herrscht ein mehrachsiger Spannungszustand auf die geschweißte Verbindung, wodurch reale Spannungssituationen abbildbar sind.It is advantageous if the tension bracket is movably mounted under the joint partner. As a result of this supported restraint, there is a multi-axis stress state on the welded connection, which means that real stress situations can be mapped.

In einer Ausgestaltung schließen der Zugwinkel einen rechten Winkel mit der Längserstreckung der geschweißten Verbindung ein. Somit lässt sich die inhomogene Belastung der Schweißverbindung besonders einfach einstellen, wobei die größte Last an den Enden der Schweißnaht aufgebracht wird.In one embodiment, the tension angle enclose a right angle with the longitudinal extension of the welded connection. The inhomogeneous load on the welded connection can thus be set particularly easily, with the greatest load being applied to the ends of the welded seam.

Die Vorrichtung ist besonders geeignet, wenn die geschweißte Verbindung zwischen den mindestens zwei Fügepartnern lasergeschweißt ist.The device is particularly suitable when the welded connection between the at least two joining partners is laser welded.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der - gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung - zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Beschriebene und/oder bildlich dargestellte Merkmale können für sich oder in beliebiger, sinnvoller Kombination den Gegenstand der Erfindung bilden, gegebenenfalls auch unabhängig von den Ansprüchen, und können insbesondere zusätzlich auch Gegenstand einer oder mehrerer separater Anmeldung/en sein. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.Further advantages, features and details emerge from the following description in which at least one exemplary embodiment is described in detail - possibly with reference to the drawing. Described and / or graphically represented features can form the subject matter of the invention individually or in any meaningful combination, optionally also independently of the claims, and in particular can also be the subject matter of one or more separate applications. Same, similar and / or functionally equivalent parts are provided with the same reference symbols.

Es zeigt:

  • 1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
It shows:
  • 1 an embodiment of the device according to the invention.

In 1 ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Die Vorrichtung 1 ist als Zugwinkel ausgebildet, wobei die beiden Schenkel 3, 5 der Vorrichtung 1 einen Winkel von 90° einschließen. Die Fügepartner 7, 9, die durch eine Laserschweißnaht 11 verbunden sind, liegen übereinander, wobei der oben liegende Fügepartner 7 den darunter liegenden Fügepartner 9 überragt. Der unten liegende Fügepartner 9 ist mittels Schrauben 17 fest an einem stationären Trägerelement 15 verbunden. Die Laserschweißnaht 11 ist als I-Schweißnaht am Überlappstoß ausgebildet. Der als Auflagefläche genutzte Schenkel 3 der Vorrichtung 1 greift so unter dem oberen Fügepartner an, dass die Laserschweißnaht 11 orthogonal zu dem zweiten Schenkel 5 der Vorrichtung 1 ausgerichtet ist. Eine herkömmliche nicht weiter dargestellte Zugprüfeinrichtung zieht in Richtung des Pfeils F an dem Schenkel 5. Dadurch wird durch den Schenkel 3 unsymmetrisch eine Kraft in das dem Schenkel 3 zugewandte Ende 13 der Schweißnaht 11 eingeleitet. Die so einwirkende Zugkraft wird so lange erhöht, bis das Ende 13 der Schweißnaht 11 am oberen Fügepartner 7 ausknöpft oder die Verbindung versagt. Die dabei gemessene Zugkraft entspricht der Kopfschälfestigkeit der Laserschweißnaht. Ausknöpfen bezeichnet dabei einen speziellen Versagensfall, bei welchem das Material um die Schweißung herum „abreißt“, ohne dass die Schweißung selbst versagt.In 1 an embodiment of the device according to the invention is shown. The device 1 is designed as a tension bracket, with the two legs 3 , 5 the device 1 enclose an angle of 90 °. The joining partners 7th , 9 made by a laser weld 11 are connected, lie on top of each other, with the joining partner on top 7th the joining partner below 9 towers. The joining partner below 9 is by means of screws 17th fixed to a stationary support element 15th connected. The laser weld 11 is designed as an I-weld seam on the lap joint. The leg used as a support surface 3 the device 1 engages under the upper joining partner in such a way that the laser weld seam 11 orthogonal to the second leg 5 the device 1 is aligned. A conventional tensile testing device, not shown, pulls in the direction of arrow F on the leg 5 . This gets through the thigh 3 unbalanced a force in the thigh 3 facing end 13 the weld 11 initiated. The tensile force acting in this way is increased until the end 13 the weld 11 on the upper joining partner 7th button or the connection fails. The tensile force measured corresponds to the head peel strength of the laser weld seam. Unbuttoning describes a special case of failure in which the material around the weld "tears off" without the weld itself failing.

Die beschriebene Lösung ermöglicht Normierungen sowohl der Prüfvorrichtung als auch zugehöriger Probengeometrien.The solution described enables standardizations of both the test device and the associated sample geometries.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • WO 2012/003794 A [0002]WO 2012/003794 A [0002]

Claims (8)

Verfahren zur Messung einer Kopfschälfestigkeit einer geschweißten Verbindung zwischen mindestens zwei Fügepartnern, bei welchem ein Fügepartner unbeweglich fixiert wird und eine Zugkraft auf die geschweißte Verbindung (11) aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass die geschweißte Verbindung (11) orthogonal zur Belastungsrichtung durch die Zugkraft angeordnet wird und die Zugkraft unsymmetrisch an der geschweißten Verbindung (11) eingeleitet wird, und die Zugkraft ermittelt wird, bei welcher die geschweißte Verbindung (11) versagt und/oder ausknöpft.Method for measuring a head peel strength of a welded connection between at least two joining partners, in which one joining partner is immovably fixed and a tensile force is applied to the welded connection (11), characterized in that the welded connection (11) is arranged orthogonally to the direction of loading by the tensile force and the tensile force is introduced asymmetrically at the welded connection (11), and the tensile force is determined at which the welded connection (11) fails and / or unbuttoned. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugkraft an einem Ende (13) der als Überlappschweißnaht ausgebildeten geschweißten Verbindung (11) angreift.Procedure according to Claim 1 , characterized in that the tensile force acts on one end (13) of the welded connection (11) designed as an overlap weld seam. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als geschweißte Verbindung (11) eine I-Schweißnaht am Überlappstoß geprüft wird.Procedure according to Claim 2 , characterized in that an I-weld seam is tested at the lap joint as the welded connection (11). Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugkraft durch eine beweglich an der geschweißten Verbindung (11) angesetzten Zugeinrichtung (1) erzeugt wird, indem die beweglich gelagerte Zugeinrichtung (1) unter einem Fügepartner (3) angreift, während der andere Fügepartner (5) stationär befestigt ist.Procedure according to Claim 1 , 2 or 3 , characterized in that the pulling force is generated by a pulling device (1) movably attached to the welded connection (11), in that the movably mounted pulling device (1) engages under one joining partner (3) while the other joining partner (5) is fixed in a stationary manner is. Vorrichtung zur Messung einer Kopfschälfestigkeit einer geschweißten Verbindung zwischen mindestens zwei Fügepartnern, umfassend einen unbeweglich fixierten Fügepartner, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zugeinrichtung (1) als Zugwinkel ausgebildet ist, wobei ein Schenkel (3) des Zugwinkels eine Auflagefläche für einen Fügepartner (7) der geschweißten Verbindung (11) bildet, während der andere Schenkel (5) des Zugwinkels mit einer Zugprüfeinrichtung verbindbar ist, und der zweite Fügepartner (9) kraftschlüssig an einem Trägerelement (15) fixiert ist.Device for measuring a head peel strength of a welded connection between at least two joining partners, comprising an immovably fixed joining partner, characterized in that a pulling device (1) is designed as a pulling angle, one leg (3) of the pulling angle being a support surface for a joining partner (7) of the welded connection (11), while the other leg (5) of the tension bracket can be connected to a tensile testing device, and the second joining partner (9) is non-positively fixed to a carrier element (15). Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schenkel (3) des Zugwinkels beweglich unter dem Fügepartner (7) gelagert ist.Device according to Claim 5 , characterized in that the leg (3) of the tension bracket is movably mounted under the joining partner (7). Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Zugwinkel (1) einen rechten Winkel mit der Längserstreckung der geschweißten Verbindung (11) einschließt.Device according to Claim 5 or 6th , characterized in that the tension angle (1) encloses a right angle with the longitudinal extension of the welded connection (11). Vorrichtung nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die geschweißte Verbindung (11) zwischen den mindestens zwei Fügepartnern (7, 9) lasergeschweißt ist.Device according to Claim 5 , 6th or 7th , characterized in that the welded connection (11) between the at least two joining partners (7, 9) is laser welded.
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