Accessible Unlicensed Requires Authentication Published by De Gruyter January 18, 2019

Testmethode zur Bewertung von Fügeelementen hinsichtlich der Gefahr einer wasserstoffunterstützten Kaltrissbildung (HACC-Prüfung)

Test method for evaluating joining elements with regard to the risk of hydrogen-assisted cold cracking (HACC test)
Matthias Kuhlmann, Niels Mitzschke and Sven Jüttner
From the journal Materials Testing

Kurzfassung

Im Rahmen des Projektes „ELOBEV“ (Erforschung von elektrolytischen Beschichtungssystemen für Verbindungselemente aus höchstfesten Werkstoffen), gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung, wird eine Prüfmethodik für die Bewertung der Gefahr einer wasserstoffunterstützten Kaltrissbildung für Hilfsfügelemente erarbeitet. Dazu wird die Wasserstoffaufnahme während der kathodischen Beladung unter dem Einfluss verschiedener Parameter untersucht. Die Bestimmung der materialspezifischen Wasserstoffdiffusionsgeschwindigkeit und Anwendung von Gleichungssystemen sollen Aufschluss über das Wasserstofftransport- sowie Absorptions- und Desorptionsverhalten von vergüteten Stählen unter Einbeziehung unterschiedlicher Überzugskonzepte geben. Auf Basis dieser Ergebnisse soll in Abhängigkeit der Wasserstoffkonzentration sowie des Wasserstoffverteilungsprofils und der Beanspruchung mittels geeigneter Proben Erkenntnisse zu der Empfindlichkeit auf die Ausbildung wasserstoffunterstützter Kaltrisse gewonnen werden.

Abstract

Within the framework of the project „ELOBEV“ (Research on electrolytic coating systems for joining elements made of high-strength materials) funded by the Federal Ministry of Education and Research, a test methodology for the evaluation of the risk of hydrogen-assisted cold crack formation for auxiliary joining elements is being developed. To this end, hydrogen uptake during cathodic loading is investigated under the influence of various parameters. Determination of the material-specific hydrogen diffusion rate and the application of systems of equations are due to provide information on hydrogen transport, absorption and desorption behavior of quenched and tempered steels including different coating concepts. Based on these results, susceptibility to the formation of hydrogen-induced cold cracks was to be determined by using suitable samples, depending on hydrogen concentration, te hydrogen distribution profile and the stress applied.


*Korrespondenzadresse, Prof. Dr.-Ing. Sven Jüttner, Institute of Materials and joining Technology (IWF), Otto von Guericke University Magdeburg, Universitätsplatz 2, 39106 Magdeburg, Germany, E-mail:

M.Sc. Matthias Kuhlmann, born in 1988, is a research assistant at the Institute of Materials and Joining Technology, Faculty of Mechanical Engineering at Otto-von-Guericke-University Magdeburg, Germany. His areas of expertise include hydrogen in metals, hydrogen-assisted cracking and press hardening.

M.Sc. Niels Mitzschke, born in 1986, is a research assistant at the Institute of Materials and Joining Technology, Faculty of Mechanical Engineering at Otto-von-Guericke-University Magdeburg, Germany. His areas of expertise include resistance spot welding, hydrogen in metals and press hardening.

Prof.-Dr.-Ing. Sven Jüttner, born in 1966, is Professor and Head of the Institute of Materials and Joining Technology, Faculty of Mechanical Engineering at Otto-von-Guericke-University Magdeburg, Germany. After finishing his diploma thesis at the University of Braunschweig, he worked as a PhD student at the research center of the Volkswagen Group and earned his PhD in Engineering (Dr.-Ing.) in 1999. Since 2005, he has been leading several subdivisions at the Volkswagen Group and was promoted to full Professor of Joining Technology at the University of Magdeburg in 2011.


Literatur

1 H. E.Friedrich: Leichtbau in der Fahrzeugtechnik. Springer Fachmedien Wiesbaden, Wiesbaden, 2013Search in Google Scholar

2 O.Hahn, A.Rohde: Stanznieten von Aluminium mit Stahl mittels Halbhohlniet. FAT Schriftenreihe Nr. 148, Paderborn, 1999Search in Google Scholar

3 D.Li, A.Chrysanthou, I.Patel, G.Williams: Self-piercing riveting-a review. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 92. 5–8, 2017, S. 1777182410.1007/s00170-017-0156-xSearch in Google Scholar

4 N.Hornbostel: Audi AG. Halbhohlstanzniet. EP 2314890 A2. 2010Search in Google Scholar

5 O.Schwedler: Wasserstoffunterstützte Kaltrissbildung an Schweißverbindungen von pressgehärtetem 22MnB5, Dissertation, Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, 1. Auflage, Juli 2016Search in Google Scholar

6 K.-H.Tostmann, Korrosion: Ursachen und Vermeidung, Wiley-VCH Verlag, 2001Search in Google Scholar

7 K.-P.Müller: Praktische Oberflächentechnik. Vorbehandeln, Beschichten, Prüfen; 69 Tabellen, Vieweg, Braunschweig, Wiesbaden, 2., verb. Aufl., 1996Search in Google Scholar

8 K.-H.Kloos, W.Thomala: Schraubenverbindungen. Grundlagen, Berechnung, Eigenschaften, Handhabung, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, 5. Aufl., 2007Search in Google Scholar

9 E.Kunze: Korrosion und Korrosionsschutz, Wiley-VCH Verlag, Berlin, 2001Search in Google Scholar

10 T.Heumann, H.Mehrer: Diffusion in Metallen. Grundlagen, Theorie, Vorgänge in Reinmetallen und Legierungen, Springer-Verlag Berlin, New York, 1992Search in Google Scholar

11 J.Crank: The mathematics of diffusion, Clarendon Press, Oxford, 2. ed., reprint, 1975Search in Google Scholar

12 M. N.Özişik: Finite difference methods in heat transfer, CRC Press, Boca Raton, 1994.Search in Google Scholar

13 W.Paatsch: Wasserstoffbestimmung und Wasserstoffversprödung – Sinn und Nutzen. Galvanotechnik, 2011, S. 4855Search in Google Scholar

14 M.Kuhlmann, N.Mitzschke, S.Jüttner: Method to evaluate the hydrogen embrittlement of joining elements made from high strength quenched and tempered steels including the hydrogen concentration profile, Beitrag im Tagungsband: „3rd International Conference on Metals & Hydrogen“, Tagung in Gent (Belgien) am 29.-31. Mai 2018Search in Google Scholar

15 DIN EN ISO 6892-1: Metallische Werkstoffe – Zugversuch – Teil 1: Prüfverfahren bei RaumtemperaturSearch in Google Scholar

16 DIN EN ISO 17081: Elektrochemisches Verfahren zur Messung der Wasserstoffpermeation und zur Bestimmung von Wasserstoffaufnahme und -transport in MetallenSearch in Google Scholar

17 J.Rehrl: Wasserstoffversprödung in hochfesten, mikrolegierten Stählen, Technische Universität München. Fakultät für Maschinenwesen, Dissertation, 2014.Search in Google Scholar

18 H.Dietrich: Mechanische Werkstoffprüfung. Grundlagen, Prüfmethoden, Anwendungen, Expert-Verl., Ehningen bei Böblingen, 1989Search in Google Scholar

19 M.Kuhlmann, O.Schwedler, N.Holtschke, S.Jüttner: Consideration of hydrogen transport in press-hardened 22MnB5. Materials Testing, 57. 11–12, 2015, S. 977984, 10.3139/120.110808Search in Google Scholar

Online erschienen: 2019-01-18
Erschienen im Druck: 2018-12-04

© 2018, Carl Hanser Verlag, München