Verbesserung der Belastbarkeit von Haut-Haut-Schweißverbindungen für metallische Integralrumpf-Strukturen

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Laserstrahlgeschweißte Verbindungen aushärtbarer Aluminiumlegierungen weisen aufgrund des entstehenden Festigkeits-Undermatching einen erheblichen Verlust in ihrer Festigkeit gegenüber dem Grundwerkstoff auf. Die Belastbarkeit von geschweißten Integralrumpf-Strukturen, insbesondere die von den untersuchten Haut-Haut-Verbindungen muss deshalb soweit erhöht werden, dass sowohl die statische als auch die Schwingfestigkeit und die Schadenstoleranz den Anforderungen an den Flugzeugrumpf genügen. Aus der Beschreibung der lokalen Schweißnahteigenschaften mit den Bestandteilen Schweißgut, Schmelzlinie und Wärmeeinflusszone im Vergleich zum Grundwerkstoff werden neuartige Konzepte für die Gestaltung der Schweißnaht und deren Umgebung abgeleitet, sodass auch laserstrahlgeschweißte Haut-Haut-Verbindung das Schadenstoleranzniveau des Grundwerkstoffs erreichen können. Vorgeschlagen wird ein Design- und Fertigungskonzept, das eine geschweißte Integralbauweise für Großstrukturen erlaubt. Im Vergleich zum Nieten verringert sich damit das Strukturgewicht um maximal 22 % für den aufgedickten Bereich in dem Haut-Haut-Verbindungen liegen. Dem wichtigsten Ziel für Primärstrukturen im Flugzeugbau, der Gewichtreduzierung, wird damit in hohem Maß Rechnung getragen. Anwendbar sind diese Konzepte auch auf Verbindungen die durch das mechanische Rührreibschweißen hergestellt werden.