Numerische Simulation des Werkstoff- und Prozeßverhaltens beim Schmelzschweißen

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... In der ersten Antragsphase wurde im ISAF mittels des kommerziellen FE-Codes ANSYS die Modellierung des Metallschutzgas (MSG)-Schweißens als instationäre 3D-Wärmeleitaufgabe grundlegend untersucht. Das hierbei entwickelte und experimentell verifizierte Modell bietet die Möglichkeit der Voraussage des Temperaturfeldes beim MSG-Schweißens und der Beschreibung der damit verbundenen Auswirkungen hinsichtlich der Nahtausbildung. Das erstellte Modell geht von einer idealisierten Nahtgeometrie aus, so daß der Einfluß der Oberflächenspannung, des Lichtbogendrucks und der Schutzgaszusammensetzung noch keine Berücksichtigung findet. Aufbauend auf den bisher erzielten Erkenntnissen liegt der Schwerpunkt der geplanten Untersuchungen im Rahmen dieser Antragsphase in der Modellierung des unmittelbaren Schmelzbadbereiches und dessen Wärmewirkung auf die Nahteigenschaften. Hierbei sollen der Energieeintrag und -transport im Schmelzbad bei höheren Stromstärken unter Einbeziehung des Tropfenüberganges und der signifikanten Deformation der Schmelzbadoberfläche modelliert werden. Das zu erstellende Modell soll es aufbauend auf den bisher erzielten Erkenntnissen ermöglichen, für einen vorgegebenen Werkstoff bestimmter Dicke in Abhängigkeit der Prozeßparameter die Nahteigenschaften hinsichtlich der Nahtformung und Änderungen der Gefügezusammensetzung in der wärmebeeinflußten Zone vorherzusagen. Hierbei sind auf der Basis der Versuchsergebnisse die Modellparameter anzupassen und die Grenzen der Modellanwendbarkeit bezüglich zulässiger Prozeßparameter zu ermitteln.