Infos zum Thema Schweißsimulation

Infos zum Thema Schweißsimulation 

Bei der Schweißsimulation handelt es sich um ein Mittel, das zum Einsatz kommt, um schweißtechnische Fragestellungen zu klären. Dabei verfolgt die Schweißsimulation zwei Ziele.

Zum einen sollen die Kosten für das Unternehmen gesenkt werden, indem die Schweißsimulation zahlreiche praktische Versuche ersetzt.

Zum anderen soll die Schweißsimulation Informationen und Erkenntnisse liefern, die mithilfe von Messungen nicht oder nur mit einem sehr großen Aufwand gewonnen werden könnten. Lange Zeit wurden schweißtechnische Fragen unter Anwendung von Erfahrungswerten und mithilfe von empirisch ermittelten Formen geklärt. 

 

Nachdem es jedoch immer leistungsfähigere Rechner und entsprechende Softwarelösungen gibt, besteht nun auch die Möglichkeit, auf numerische Lösungen eines mathematischen Modells zurückzugreifen, um beispielsweise Schweißprozesse zu optimieren oder die Eigenschaften einer Schweißkonstruktion zu ermitteln.

Dabei gliedert sich die Schweißsimulation in Abhängigkeit von dem Modell und den Zielgrößen in drei Teilbereiche:

1.       Die Struktursimulation.

Bei der Struktursimulation geht es um den Einfluss und die Wirkung, die das Schweißen auf eine Konstruktion nimmt.

Hierbei stehen vor allem der Verzug sowie die Schweißeigenspannungen im Vordergrund, denn diese entscheiden über den Aufwand von notwendigen Nachbearbeitungen. Zudem können die Schweißeigenspannungen zu Rissen führen und damit die Haltbarkeit und Lebensdauer der Konstruktion deutlich reduzieren.

Um die notwendige Vorgehensweise, die die Anforderungen an eine Konstruktion berücksichtigt und diesen gerecht wird, zu optimieren, können mehrere Varianten miteinander verglichen werden. Die Wärmeeinbringung, die neben anderen Einflüssen von dem Schweißprozess und den Schweißparametern abhängt, kann durch eine Ersatzwärmequelle mit festgelegten Parametern simuliert werden.

Diese Parameter wiederum können durch experimentelle Analysen in Form von Temperaturmessungen ermittelt werden.

2.       Die Prozesssimulation.

Durch die Prozesssimulation wird der Schweißprozess als solches simuliert. Das Ziel liegt dabei darin, die Geometrie des Schmelzbades unter Berücksichtigung von unterschiedlichen Parametern wie beispielsweise der Abdeckung durch Schutzgase zu bestimmen.

Zudem sollen Erkenntnisse über den Wirkungsgrad und die Stabilität des Schweißprozesses gewonnen werden. So wird aktuell beispielsweise an der Modellierung des Tropfenüberganges beim MSG-Schweißen oder an der realitätsnahen Darstellung der Fallgebiete an den Elektroden geforscht.

Als Fallgebiet wird der Spannungssprung zwischen dem Lichtbogen und der Elektrode sowie zwischen dem Lichtbogen und dem Werkstück bezeichnet.

3.       Die Werkstoffsimulation.

Mithilfe der Werkstoffsimulation wird untersucht, in welcher Form das Schweißen den Werkstoff in der Schmelzzone und in der Wärmeeinflusszone beeinflusst.

Besonderer Augenmerk liegt dabei auf der Neigung des Werkstoffs zu Heiß- und zu Kaltrissen. Heißrisse entstehen bei der Erstarrung der Schweißstelle, wenn die Temperaturen zwischen der Liquiditäts- und der Solidustemepartur liegen, also in der Übergangsphase zwischen dem flüssigen und dem festen Zustand.

Kaltrisse werden auch als Terrassenbrüche bezeichnet und entstehen durch Schweißstrumpfspannungen.

Weiterführende Schweißtechniken, Anleitungen und Tipps:

Thema: Infos zum Thema Schweißsimulation 

Kommentar verfassen