Abstract No.:	3061
Scheduled at:	Thursday, September 29, 2011, Saal E 11:00 AM Beiträge zum Verständnis des Schweißlichtbogens
Title:	Numerische Simulation des MSG-Lichtbogens und des Werkstoffübergangs
Authors:	Martin Hertel* / TU Dresden, IOF, Professur Fügetechnik und Montage, Deutschland Michael Schnick / TU Dresden / IOF / Fügetechnik und Montage, Deutschland Sebastian Jäckel/ TU Dresden / IOF / Fügetechnik und Montage, Deutschland Uwe Füssel/ TU Dresden / IOF / Fügetechnik und Montage, Deutschland
Abstract:	Ein umfassendes Prozessverständnis erfordert die zeitlich und örtlich hoch aufgelöste Beschreibung der Prozessparameter zur zielgerichteten Entwicklung von MSG-Schweißprozessen und deren Regelungskonzepten. Durch die Anwendung der numerischen Simulation können die entscheidenden Einflussgrößen auf das Prozessverhalten benannt werden. Im vorliegenden Beitrag wird ein komplexes numerisches Modell des MSG-Prozesses vorgestellt. Im Modell sind die dominanten physikalischen Effekte im Lichtbogen und den teilweise schmelzflüssigen Elektroden berücksichtigt. Im ersten Teil des Beitrages wird das MSG-Lichtbogenmodell vorgestellt. Zusätzlich zur Magnetohydrodynamik sind die Einflüsse von Metalldampf, dem Strahlungstransport und den Fallgebieten berücksichtigt. Das Modell ermöglicht unter anderem die hochaufgelöste Visualisierung von Temperatur, elektrischer Stromdichte und Plasmaströmung im MSG-Lichtbogen unter Berücksichtigung unterschiedlicher Schutzgaszusammensetzungen. Die Eignung des Simulationsmodells wird durch den Vergleich mit spektroskopischen Messungen dargestellt. Im zweiten Teil des Beitrages wird ein Mehrphasenmodell beschrieben indem das entwickelte Lichtbogenmodell integriert ist. Durch die Volume-of-Fluid-Methode wird die Oberflächenkontur der geschmolzenen Elektroden berechnet. Dabei werden unter anderem die Oberflächenspannung, die Lorentzkraft und die Gewichtskraft berücksichtigt. Neben der Berechnung der Temperaturverteilung in den Elektroden ermöglicht die Implementierung der Phasenumwandlung die Berechnung der Phasengrenze fest-flüssig in den Elektroden. An den Elektrodenoberflächen werden sowohl Verdampfungs- als auch Kondensationsprozesse von Metalldampf berechnet. An ausgewählten Beispielen werden die Einflüsse auf die Tropfenablösung diskutiert.

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