Mathematical simulation of the high dynamic Laser-GMA-hybrid-Process with respect to the interaction inside the metal-arc-plasma

高动态激光-GMA 混合工艺关于金属-电弧-等离子体内部相互作用的数学模拟

• 批准号: 5401603
• 负责人: Professor Dr.-Ing. Ulrich Dilthey
• 金额: --
• 依托单位: Institut für Schweißtechnik und Fügetechnik (ISF)
• 依托单位国家: 德国
• 项目类别: Research Grants
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 德国
• 起止时间: 2002-12-31 至 2004-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/5401603?language=en
• 关键词: Mathematical; simulation; dynamic; Laser; GMA

Im Rahmen des DFG-Projektes Di 434/26 wurde ein Simulationsalgorithmus zur Kapillar- und Schmelzbadberechnung und zur Bestimmung von Temperaturzyklen beim Elektronenstrahlschweißen in Zusammenarbeit der TU St. Petersburg und dem ISF Aachen entwickelt. Dieser Algorithmus hat dem später entwickelten Modell über das Laserschweißens von Leichtbauwerkstoffen zugrunde gelegen. Dieses Modell eignet sich als Grundlage für die Beschreibung des Schweißprozesse mit der kombinierten Laser-Lichtbogenwärmequelle, der sich in letzten Zeit in der industriellen Fertigung durchgesetzt hat. Eine quantitative Beschreibung der Wechselwirkungsmechanismen zwischen Lichtbogen und lasererzeugtem Plasma soll in erste Linie auf einem zuverlässigen Modell des Kapillarplasmas basieren, das in der Lage ist, solche relevanten Parameter wie Plasmatemperatur und Elektronendichte vorherzusagen. Als Erweiterung des existierenden Plasmamodells soll weiterhin die Aufmischung des Metalldampfes mit Schutz- bzw. Aktivgas berücksichtigt werden. Als nächster Schritt soll das Maxwellsche Gleichungssystem in der vorgegebenen Plasmaumgebung gelöst werden, um die Stromdichteverteilung des Lichtbogens zu ermitteln. Die resultierende Energiedichteverteilung, die auf Kosten des Lichtbogens entsteht, kann in das bereits vorhandene stationäre Modell des Laserstrahlschweißprozesses als eine zusätzliche Wärmequelle implementiert werden, um das Temperaturfeld und die Strömungen im Schmelzbad zu berechnen. Ziel ist ein umfassendes Modell des Laser-MSG-Hybridprozesses, das alle Einflussparameter des Plasmas, elektromagnetischer Wechselwirkungen sowie Gas- und Metalldampfströmungen berücksichtigt.

DFG-434/26项目在彼得堡理工大学和亚琛ISF进行了Kapillar-和Schmelzbadberechnung的模拟和电子辐射温度的估算。这一点使我们对激光器的结构进行了深入的研究。该模型是利用激光-光混合光源进行焊接的基础，在工业生产中具有重要意义。在一个基于Kapillarplasmas的线性模型上，对等离子体的激光和微波辐射机制进行了定量研究，其中拉格是与等离子体温度和电子温度相关的参数。等离子体模型的成功应用将有助于金属阻尼器的提高. Aktivgas berücksichtigt韦尔登。接下来的Schritt将Maxwellsche Gleichung系统应用于韦尔登，以确保荧光体的温度稳定。能量转换的结果，在光辐射源的影响下，可以在激光辐射处理的工作站模型中作为一个韦尔登的温度场和Schmelzbad中的Strömungen实现。这是一种激光-MSG-混合工艺的通用模型，所有的等离子体、电磁波的影响参数都是气体和金属的阻尼。