Thermomechanische und fluiddynamische Wechselwirkungen beim Laserstrahtiefschweißen

激光深焊中的热机械和流体动力相互作用

基本信息

项目摘要

Ziel des Projektes ist es, die Wechselwirkung zwischen fluiddynamischen und thermomechanischen Prozessen beim Laserstrahltiefschweißen zu analysieren. Fluiddynamische Prozesse treten in der Schmelze sowie in der gasförmigen Phase, dort insbesondere im Metalldampf respektive Plasma, auf. Sie beeinflussen die Ausbildung der Dampfkapillare sowie die Schmelzbadbewegungen und damit die Energieeinkopplung, den Energietransport und letztlich die transiente Temperaturverteilung im Bauteil. Die Temperaturverteilung in der festen Phase ist wiederum entscheidend für die ablaufenden thermomechanischen Prozesse, also die Ausbildung von thermischen Spannungen im Bauteil und dadurch verursachte Deformationen des Bauteils. Diese Deformationen äußern sich nach dem Schweißen in Verzug, treten aber bereits während des Prozesses auf und beeinflussen dabei die Schmelzbadgeometrie. Dies resultiert in Schweißnahtüberhöhungen und Schweißnahtfehlern, wie z.B. Humping bei hohen Vorschubgeschwindigkeiten.Ebenso wird dadurch die Ausbildung von Rissen maßgeblich beeinflusst. Um diese Zusammenhänge mit Blick auf ein verbessertes Prozessverständnis und letztlich eine Prozessoptimierung analysieren zu können, soll im Rahmen des Projektes ein Simulationsmodell erstellt werden, mit dem fluiddynamische und thermomechanische Prozesse während des Laserstrahlschweißens erstmals vollständig miteinander gekoppelt berechnet werden können. In experimentellen Untersuchungen werden parallel zu den simulativen Arbeiten die transienten Deformationen während des Prozesses messtechnisch erfasst, um das Simulationsmodell sukzessive zu verbessern und zu verifizieren. Zum Abschluss der ersten Phase des Projektes soll der Einfluss der fluiddynamisch-thermomechanischen Kopplung auf den Humping-Effekt analysiert werden, um das Potential des entwickelten Modells aufzuzeigen.
这些项目是,在分析激光束时,对流体动力学和热机械过程进行的数值模拟。流体动力学过程在气体流动阶段的Schmelze sowie中进行,在金属阻尼等离子体中进行。它们影响着阻尼器的辅助作用,从而影响着蓄电池的性能和能量的输送,并影响着部件的瞬态温度。凝固阶段的温度变化是热机械过程的重要组成部分,也是零件热膨胀和零件变形的主要原因。这种变形在Verzug的Schweißen之后发生,但随着Prozesses auf和beeinflussen dabei die Schmelzbadgeometrie的变化而变化。Dies resultiert in Schweißnahtüberhöhungen und Schweißnahtfehlern,wie z.B.在那里,我们的教育会受到巨大的影响。在Blick的帮助下,对一个复杂的过程进行了分析,并对一个过程进行了优化分析,在韦尔登的仿真模型中,利用流体动力学和热机械过程对激光束进行了初步的分析,结果显示韦尔登是一个理想的过程。在实验中,韦尔登平行于模拟工作的瞬态变形的过程messchnisch erfasten,um das仿真模型sukzessive zu verbessern zu verfizieren。第一阶段的研究工作主要是考虑流体动力学-热力学耦合对韦尔登效应分析的影响,并进一步探讨了发展模型的潜力。

项目成果

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