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<div class="csl-entry">Fischer, M. (2014). <i>Validierungsstrategien von Laserstrahlschweißprozessen für mechanisch hochbeanspruchte Großbaugruppen in der Schienenfahrzeugindustrie</i> [Dissertation, Technische Universität Wien]. reposiTUm. http://hdl.handle.net/20.500.12708/79443</div>
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dc.identifier.uri
http://hdl.handle.net/20.500.12708/79443
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dc.description
Abweichender Titel laut Übersetzung der Verfasserin/des Verfassers
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dc.description
Zsfassung in engl. Sprache
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dc.description.abstract
er: Im Schienenfahrzeugbau ist die bereits in anderen Industrien verwendete gängige Methode des automatisierten Laserstrahlschweißens nur zum Teil eingeführt. Die Gründe dafür sind: (i) die notwendige Anlagentechnik für verhältnismäßig große komplexe Schweißbaugruppen (ii) die Prüfung feiner Stumpf- und Kehlnahtgeometrien, die derzeit zerstörungsfrei nicht wirtschaftlich geprüft werden kann und (iii) der fehlende Validierungsnachweis für Laserstrahlschweiß-Kehlnähte als solches, um eine Äquivalenz zu herkömmlichen Schweißmethoden (Lichtbogen etc.) sicherzustellen. Dies sind die Anknüpfungspunkte dieser wissenschaftlichen Aufarbeitung und Forschung. Es wurde ein schrittweiser Forschungsansatz mit folgenden Methoden gewählt: (a) Festigkeitszoneneinteilung mittels Finite Elemente Methode (FEM) von leichten Schienenfahrzeuge, um relevante Fügestellen zu ermitteln (b) Risikobewertung von Laserstrahlschweißprozessen für Großbaugruppen anhand 3 identer Prototypen unterschiedlicher Hersteller und Laserstrahlschweißmethoden (Fertigung physischer Prototypen) (c) Generische, qualitative Einflussparameterbetrachtung von Laserstrahlschweißprozessen an Großbaugruppen (P-FMEA) (d) Neuartige Qualitätssicherungskonzepte (QS) und -nachweise für Laserstrahlschweißnähte für die Schienenfahrzeugindustrie (e) Validierung der Konformität der Laserstrahlschweißergebnisse mit den einschlägigen Normen der klassischen Schweißverfahren durch umfangreiche Festigkeitsuntersuchungen (empirische Dauerfestigkeitsversuche) Die Ergebnisse der einzelnen Schritte ergeben ein vollumfängliches Bild. Laserstrahlschweißen ist aufgrund der Fortschritte in der Anlagentechnik auch für eine große Bauteil-Geometrie bereits einsetzbar. Die Nachteile einer -nicht zerstörungsfrei wirtschaftlich prüfbaren Laserstrahlschweiß-Kehlnaht` können durch (i) -zerstörungshaft geprüfte Laserstrahlschweißnahtproben` am Schweißeinlauf bzw. -auslauf und durch (ii) prozessstabile Schweißprozesse kompensiert werden. Die Validierung der Konformität der Laserstrahlschweißproben gegenüber klassisch geschweißten Proben bestätigt die Einsetzbarkeit der Technologie auch im Bereich der dynamisch beanspruchten Schweißnähte und damit auch in der Schienenfahrzeugindustrie. Die Erkenntnisse dieser Arbeit wird zu einer Effizienzsteigerung in Entwurf, Berechnung und fertigungstechnischer Umsetzung von bestehenden und neuartigen Wagenkastenkonzepten, speziell mit dem Fokus auf "leichte Schienenfahrzeuge" hinsichtlich "Laserstrahlschweißen", führen.
de
dc.description.abstract
In the rail vehicle industry, laser beam welding has been established only in certain small structure mechanical areas on the vehicle, compared to other industry like automotive. A portfolio of reason existed in the past as they where: (i) non-existing laser-welding gantries/robots for required dimensions and geometrical complexity (ii) missing non-destructive testing methods especially for laser beam welded filet welds (iii) missing fatigue validations that confirm that a laser beam welded filet weld is equivalent to a regular classical light arc filet weld. These are the main research areas of this dissertation. A stepwise research approach has been chosen: (a) Finite Element Analysis that segments the rail vehicle, in that case a light rail vehicle, into areas of e.g. fatigue strength to identify critical welding joints (FEM). (b) Micrographs of extracted welding samples out of 3 similar welded prototype assembly groups made of different laser beam welding methods. (e.g. sidewall structure of a light rail vehicle) and subsequent risk assessment and method selection (prototyping). (c) Generic 5-Step-Approach incl. cause-and-effect analysis and failure mode and effect analysis of one selected complex generic laser beam welding method (P-FMEAetc.). (d) Derivation of a generic quality assurance concept for one complex generic laser beam welding method for light rail vehicles (QA). (e) Validation of conformity of the laser beam welded samples (filet welds) against the requirements of typical standards and norms of classical welding method (empirical fatigue testing). The results of these individual research elements give a comprehensive picture. Laser beam welding gantry and robot technology has developed significantly and are available in industrial applications for complex, large dimensional 3D-weldings now. Still the disadvantage of an economical `non-existing, non-destructive testing method for filet welds is a fact, however a quality assurance concept has been researched and developed that can take benefit of (i) "destructive testing methods of filet weld samples" at the inlet and/or outlet on the work piece and (ii) improved process capability of the laser beam filet welding process. The validation of conformity against classical e.g. light arc welding techniques confirms that the selected laser beam welding method is equivalent, also in areas of high dynamic stresses and fatigue. Herewith also the empirical results also confirm the application in compliance with rail safety standards. The findings of this research will lead to a more efficient design, calculation and production engineering of innovative mechanical structure of rail vehicle carbodies. The results will typically be applicable also in light rail vehicle applications.
en
dc.format
V, 133 teilweise gefaltete Blätter
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dc.language
Deutsch
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dc.language.iso
de
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dc.subject
Laserstrahlschweißen
de
dc.subject
P-FMEA
de
dc.subject
Schienenfahrzeuge
de
dc.subject
Laserstrahlschweißen
en
dc.subject
P-FMEA
en
dc.subject
Schienenfahrzeuge
en
dc.title
Validierungsstrategien von Laserstrahlschweißprozessen für mechanisch hochbeanspruchte Großbaugruppen in der Schienenfahrzeugindustrie
de
dc.type
Thesis
en
dc.type
Hochschulschrift
de
dc.contributor.affiliation
TU Wien, Österreich
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tuw.thesisinformation
Technische Universität Wien
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tuw.publication.orgunit
E311 - Institut für Fertigungstechnik und Hochleistungslasertechnik