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Thursday, September 28, 2017, Saal R 2:00 PM Fahrzeugbau - Qualitätssicherung |
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Numerische Untersuchungen des Einflusses von Verzinkung auf die Schweißnahtgeometrie beim MSG-Schweißen |
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Marek Simon* / ISF - Institut für Schweisstechnik und Fügetechnik, RWTH Aachen, Deutschland Oleg Mokrov / Institut für Schweißtechnik und Fügetechnik, Deutschland Alexander Schiebahn/ Institut für Schweißtechnik und Fügetechnik, Deutschland Uwe Reisgen/ Institut für Schweißtechnik und Fügetechnik, Deutschland Daniel Rudolf/ Audi AG, Deutschland |
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In der Automobilindustrie wird fast ausschließlich verzinkter Stahl im MSG-Schweißverfahren gefügt. Je nach Verfahren treten beim Fügen dieses Stahls unterschiedliche Herausforderungen auf, welche von dieser Beschichtung abhängig sind. Es ist gut bekannt, dass beim Schweißen von verzinkten Stählen die Verdampfung von Zink einen Druck an der Oberfläche des Werkstoffs erzeugt, womit insbesondere beim Überlappstoß die Verbindungsgeometrie noch während des Prozesses stark verändert werden kann. Weniger gut untersucht sind die thermischen Effekte, die sich beim MSG-Lichtbogen-Schweißen von verzinkten Blechen einstellen, wenn das Zink verdampft noch bevor der Stahl sich verflüssigt, da Stahl eine Schmelztemperatur von ca. 1500°C hat, während Zink seinen Siedepunkt schon bei 907°C hat. Eine Reihe von Experimenten, welche im Rahmen von dem Projekt k-metal Joining durchgeführt wurden, zeigte sehr starke Abweichungen zwischen Schweißverbindungen in verzinktem und unverzinktem Stahlblech. Die in diesem Vortrag vertretene Hypothese lautet, dass massive Wärmeverluste durch die Zinkschichtverdampfung nicht nur die Wärmeeinbringung vermindern sondern auch den Prozessverlauf verändern. Diese Hypothese wurde mit Hilfe von mathematischer Modellierung und Simulation untersucht. Dafür wurden Modelle und Algorithmen des Programms SimWeld erweitert und kalibriert. Der Vergleich zwischen experimentellen und simulierten Ergebnissen nach dieser Modellerweiterung bestätigt, dass die Verzinkung der Stähle sowohl bei der Entwicklung des realen Prozesses, als auch insbesondere bei der Prozess- und Struktursimulation mitbetrachtet werden sollte. |