Modellierung verdeckter T-Stoßverbindungen mittels MAG-Schweißverfahren

Zur Erhöhung der Produktivität beim Einsatz von T-Stoßverbindungen und zur Erweiterung der Konstruktionsmöglichkeiten mit T-Stoßverbindungen war in den letzten Jahren das verdeckte T-Stoßschweißen mittels Lichtbogenschweißverfahren entwickelt worden. Zum erfolgreichen Einsatz dieses Verfahrens wird ein 3D quasi-stationäres Finite-Elemente-Modell zur Vorhersage von Schweißnahtform und Temperaturfeld für Prozessoptimierung und Qualitätssicherung aufgebaut. Im Modell werden die direkt vom Lichtbogen eingebrachte Wärme und die Wärme aus Tropfen getrennt betrachtet werden. Die Tropfenwärmequelle befindet sich in einer von Schweißparametern abhängigen Tiefe unter der Werkstückoberfläche. Mit einer Wärmequellenmethode wird die Schmelzenthalpie unter einem Eulersystem behandelt. Zusammenhänge zwischen Modell- und Schweißparametern werden ermittelt. Der Effekt des Kontaktzustands auf die Schmelzbadform und die Temperaturverteilung wird ebenfalls simuliert. Durch Vergleich mit den experimentellen Ergebnissen wird das vorliegende FE-Modell verifiziert. Ein analytisch-mathematisches Modell wird zur Abschätzung der durch die Schmelzeströmung verursachte Nahtausbreitung im Luftspalt entwickelt. Darüber hinaus ist mit einem weiter hergestellten mathematischen Modell zur schnellen Einbrandtiefeschätzung eine Online-Steuerung des Schweißprozesses denkbar.