Eine Analyse des mechanischen Verhaltens von AISI 4130-Stahl nach WIG- und Laserschweißverfahren☆

Metallische Werkstoffe haben in der Luft- und Raumfahrt und im Verteidigungsbereich besondere Aufmerksamkeit erhalten. Vor einigen Jahrzehnten sah sich Brasilien mit technologischen Herausforderungen bei der Herstellung und Verarbeitung von ultrahochfesten Stählen wie AISI 4340 und SAE 300 M konfrontiert. Der AISI 4130-Stahl wurde ebenfalls in Betracht gezogen, da er in Fahrwerken, Motorhalterungen für kleine Flugzeuge und in der allgemeinen Industrie eingesetzt wird. In dieser Arbeit wurde als vergleichendes Schweißverfahren das Laserstrahlschweißen (LBW) als Alternative zum herkömmlichen WIG-Schweißen (Wolfram-Inertgas) verwendet. Zur mechanischen Charakterisierung von Laser- und WIG-Schweißnähten wurden Zug- und Härteprüfungen durchgeführt. Die Mikrostrukturcharakterisierung durch optische Mikroskopie wurde ebenfalls in der Fusionszone (FZ) und der Wärmeeinflusszone (HAZ) durchgeführt. Martensit wurde in der Fusionszone für beide Prozesse gefunden. Die durchschnittlichen Korngrößen waren jedoch aufgrund unterschiedlicher Aufheiz- und Abkühlraten unterschiedlich. In der vorliegenden Studie war die Schweißnaht autogen und eine Wärmebehandlung nach dem Schweißen wurde durchgeführt, um ihren Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften zu bewerten. Diese Behandlung verbesserte nachweislich die Duktilität des Stahls und verringerte die Versprödung im Schweißbereich. Es wurde beobachtet, dass die Dicken der FZ und HAZ in den WIG-Schweißnähten zehnmal größer waren als im Laser. Die in FZ und HAZ beobachteten Härtewerte waren in beiden Fällen ähnlich. Die Zugfestigkeit nach der Wärmebehandlung blieb auf einem ähnlichen Niveau wie das Basismaterial. Nach der Wärmebehandlung gab es eine Abnahme in der materiellen Duktilität, besonders nach dem Laserschweißen und demonstrierte die Nützlichkeit des Prozesses.

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