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Thursday, September 29, 2011, Saal E 2:25 PM Ansätze zur Anwendung der physikalischen Lichtbogenforschung |
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Strömungstechnische Auslegung von Brennersystemen |
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Michael Dreher* / Fakultät Maschinenwesen
Institut für Oberflächen- und Fertigungstechnik
Professur Fügetechnik und Montage
Prof. Dr.-Ing. habil. U. Füssel
, Deutschland Uwe Füssel/ Technische Universität Dresden, Germany Michael Schnick/ Technische Universität Dresden, Germany Martin Hertel/ Technische Universität Dresden, Germany |
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Bei der Anwendung des MSG-Prozesses wird ein definierter, reproduzierbarer Prozess angestrebt. Besonders beim Schweißen von hochlegierten Stählen, Aluminium, Titan oder Mischverbindungen ist hierzu eine gute Schutzgasabdeckung zu gewährleisten. Turbulente und instationäre Strömungsmuster führen jedoch zu einer Vermischung des Schutzgases mit Atmosphärengasen. Die Folgen sind Schweißspritzer, Oxidniederschläge, Schmauchspuren oder Poren, welche die Wirtschaftlichkeit des Prozesses auf Grund der aufwändigen Nacharbeit einschränken. Die bisherige Brennerentwicklung und Auslegung der Schutzgasführung beruht vor allem auf der Auswertung von Schweißversuchen. Die Geometrie der Gasführung wird nach Erfahrung verändert und die Auswirkung dieser Veränderung auf das Schweißergebnis untersucht. Teilweise werden auch Methoden der Strömungsanalyse an kalten Brennern angewendet, z. B. die Schlierentechnik oder das Einbringen von Aerosolen. Hierdurch können jedoch keine ausreichenden Erkenntnisse über die Schutzgasströmung während des Schweißprozesses gewonnen werden. Es fehlen folglich die Methoden und gesicherten Erkenntnisse wie den Anforderungen der Schweißprozesse an die Schutzgasabdeckung entsprochen werden kann. Für die zielgerichtete Entwicklung und Optimierung von MSG-Schweißbrennern ist eine fundierte Bewertung der Schutzgasströmung im Inneren des Brenners und am Lichtbogen zwingend erforderlich. Hierzu werden sowohl Methoden der experimentellen Strömungsanalyse als auch die numerische Lichtbogensimulation angewendet. Im Beitrag werden die Wechselwirkung von Schutzgasströmung und Schweißprozess sowie der Einfluss der Brennergeometrie auf die Qualität der Schutzgasabdeckung beschrieben. Es werden allgemeine Konstruktions- und Anwendungsempfehlungen abgeleitet sowie speziell entwickelte Demonstratorbrenner mit verbesserter Schutzgasabdeckung vorgestellt. |