Erweiterung des Prozessverständnisses und der Anwendungsfelder für das Längsnaht-Hochfrequenzschweißen von Rohren durch Verfahrensabbildung mittels Modellprozess und Finiter Elemente Simulation

Förderung: DFG

Laufzeit: 03/13-03/16


Abstract:
Bis dato existiert für das Hochfrequenzschweißen keine systematische Untersuchung der Einflussfaktoren Schweißspaltausbildung und Gefügestruktur im Hinblick auf die Bildung von Schweißnahtfehlern. Des Weiteren sind die Fehlerbildungsmechanismen in der Literatur zum jetzigen Zeitpunkt uneinheitlich dargestellt.

Im Rahmen des Projektes erfolgt die systematische Untersuchung der Fehlerbildungsmechanismen beim Hochfrequenzschweißen durch experimentelle Analyse eines semikontinuierlichen Modellprozesses, welcher das Längsnahtschweißen von Rohren im Labormaßstab abbildet und eine umfassende Prozessobservation gewährleistet. Durch geeignete Parametereinstellung und der Möglichkeit einer Prozessabschirmung mittels Schutzgas können die genannten Einflussfaktoren und damit ihre Prozesseinflüsse separat betrachtet werden. 

Auf Basis der am Modellprozess gewonnen Erkenntnisse wird ein Finite Elemente Simulationsmodell entwickelt, welches das Längsnahtrohrschweißen abbilden kann. Das Modell soll in der Lage sein durch Vorgabe von Gefügestruktur (elektrische Leitfähigkeit, Permeabilität, Wärmeleitfähigkeit, etc.) und chemischer Werkstoffzusammensetzung (Schmelzbadoberflächenspannung, Schmelzbadviskosität) Parameterfelder für beliebige Stahlwerkstoffe zu berechnen.

Zum einen ist es hierdurch möglich erstmals die Auswirkungen von Legierungselementschwankungen bei gegebener Stahlgüte zu bestimmen. Zum anderen kann die Schweißbarkeit bisher nicht verarbeiteter Stahlgüten ohne aufwändige Schweißversuche bestimmt werden, um so das verarbeitbare Werkstoffspektrum gezielt zu erweitern.