Geometrie von Massivbuckeln für das KE-Schweißen großer Bauteile
Zusammenfassung
Das Forschungsvorhaben „Geometrie von Massivbuckeln für das KE-Schweißen gro- ßer Bauteile“ (IGF-Nr. 20.825 BR/DVS-Nr. 04.3194) verfolgte das Ziel, den Einfluss der Buckelgeometrie auf die Fügeverbindung zu bewerten und zu optimieren.
Dazu wurden in Absprache mit dem Projektbegleitenden Ausschuss (PA) drei Haupt- versuchsreihen bei je einem Anlagenhersteller durchgeführt. Je Hauptversuchsreihe wurden 13 unterschiedliche Buckelgeometrien untersucht und Vorzugsvarianten für die weiteren Untersuchungen definiert. So wurden insgesamt 13 Buckelgeometrien und 4 Werkstoffkombinationen systematisch untersucht. Um die Ergebnisse statistisch abzusichern, wurde eine statistische Versuchsplanung (DOE) durchgeführt. Insgesamt wurden während der drei Hauptversuchsreihen ca. 1100 Schweißversuche durchgeführt und ausgewertet. Zusätzlich wurde eine Prozesssimulation entwickelt, um den verdeckt ablaufenden Buckelschweißprozess orts- und zeitaufge-löst zu analysieren. Dazu wurde erstmals ein iteratives multiphysikalisches Simulationsmodell entwickelt. Aufgrund der starken temperaturabhängigen Netzverzerrung muss eine Neuvernetzung innerhalb des iterativen Simulationsablaufs erfolgen. Erst dadurch ist die Anwendung des Simulationsmodells möglich.
Das Ergebnis des Forschungsvorhabens sind Gestaltungsempfehlungen für Massiv- buckel, die in Abschnitt 12 beschrieben sind. Zusätzlich konnte neues Prozessverständnis über das Kurzzeitschweißens mit hoher Wärmestromdichte generiert werden. Besonders durch die Anwendung des Simulationsmodells konnte dieses Prozessverständnis erweitert werden, denn die Oberflächenaktivierung ist auf den örtlichen und zeitlichen Verlauf der Leistungsdichte zurückzuführen. So konnte nachgewiesen werden, dass Leistungsdichten erreicht werden, die Metallverdampfung hervorrufen. Die qualitativen Beobachtungen aus den Hochgeschwindigkeitsaufnahmen wurden auch quantitativ untersetzt.
Die Ergebnisse werden im Rahmen der Mitarbeit in der AGV3.5 des DVS in das Merkblatt DVS 2911 eingearbeitet.
Die Ziele des Forschungsvorhabens wurden erreicht.
Förderhinweis
Das IGF-Vorhaben Nr. 20.825 BR / DVS-Nr. 04.3194 der Forschungsvereinigung Schweißen und vewandte Verfahren e.V. des DVS, Aachener Straße 172, 40223 Düsseldorf, wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz aufgrund eines Beschlusses des Deuschen Bundestages gefördert.