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Die Ausbildung von thermisch bedingten Eigenspannungen hängt im Wesentlichen von drei Einflussfaktoren und deren Relationen zueinander ab. Dies sind die Größe des Energieeintrags, ohne die es keine thermischen Veränderungen im Werkstück gibt, die Geometrieverhältnisse und die Fließspannungen, die sich während des Prozesses verändern können. Von den Temperaturen hängen zeitgleich die Werkstoffkennwerte und deren Entwicklung ab. Es wurde gezeigt, dass die Vorgänge bei hohen Temperaturen in austenitischen Stählen gut beschrieben werden können, wenn eine isotrope Verfestigung angenommen wird. Abhängig vom Werkstoff können weitere Mechanismen (lokale Ausscheidungshärtung, etc.) eine Rolle spielen. Damit können Eigenspannungen weit oberhalb der Fließspannung des Grundwerkstoffs entstehen. Beim Aufschmelzen wird die Verfestigungshistorie gelöscht, da sich die Gitterstruktur in einem erstarrenden Gefüge neu anordnen kann. Dieses Verhalten führt z. B. beim Schweißen zu einem lokalen Längsspannungsminimum in der Nahtmitte. Bei gebräuchlichen umwandelnden Stählen ist vor allem die Umwandlungshärtung infolge von Bainit- und Martensitbildung für die hohen Eigenspannungen verantwortlich. Diesen hohen Eigenspannungen wirken die Umwandlungsdehnungen entgegen, so dass es ebenfalls zu einem M-förmigen Verlauf der Längseigenspannungen kommt. Neben dem Werkstoffverhalten hat die Relation des plastifizierten Bereichs zur Geometrie einen wesentlichen Einfluss auf die Eigenspannungen. Zusammenfassend kann gesagt werden, dass lokale Modelle zur Berechnung von Verzügen verwendet werden können, sich diese aber insbesondere sensitiv zur Blechdicke verhalten. Ein lokaler Ausschnitt reicht zudem zur Bestimmung der Längseigenspannungen aus, wobei vor allem ein ausreichend breiter Ausschnitt modelliert werden muss. Im Gegensatz dazu hängen die Quereigenspannungen wesentlich von dem Spannungs-Dehnungsausgleich und damit den geometrischen Relationen des Werkstücks ab. Zur Berechnung der Quereigenspannungen sollte daher das vollständige Werkstück modelliert werden oder aber zumindest ein sehr großer Ausschnitt. Die benötigte Größe für ein solches lokales Modell ist abhängig von der Größe des Energieeintrags. Bei einem geometrisch skalierten Werkstück mit skaliertem Energieeintrag, wie es beim Laserstrahlumformen möglich ist, können Verzüge und Eigenspannungen mithilfe skalierter Modelle berechnet werden. Berechnungen mithilfe von zweidimensionalen Modellen sind nur zur groben Abschätzung von Verzügen, nicht aber von Eigenspannungen, geeignet. Des Weiteren wird der gezielte Einsatz von thermisch induzierten Eigenspannungen zur Kompensation von Verzugspotentialen demonstriert.
Residual stresses released during welding, thermal forming, cladding and cutting influence the shape change behaviour in process chains and the resistance of surfaces and joints against fatigue and corrosion. Therefore, the knowledge and predictability of residual stresses are of high interest In the present thesis it is shown, that especially the specific material behaviour of the different steel grades changed by the thermal cycles has a significant influence on the release of residual stresses and that the residual stresses can be modelled reliable. This is shown using weided and thermally formed and pre-stressed work-pieces made of strong work-hardening austenitic steels and made of the transforming steels grades S355 and 20MnCr5. Furthermore, the influence of the workpiece geometry on the released stresses is investigated.