LEHRSTUHL FÜGETECHNIK

Kurzbeschreibung / Leistungskriterien

Die numerische Simulation von Schweißprozessen gilt aufgrund ihrer Zeit- und Kosteneffizienz als wichtiges Hilfsmittel bei der Entwicklung neuer Technologien sowie der Optimierung bestehender Prozesse oder Analyse von Bauteilen und Verfahren.

Die programmtechnische Umsetzung eines Simulationsmodells wurde innerhalb einer MATLAB-Umgebung anhand einer an der Otto-von-Guericke-Universität am Institut für Mechanik entwickelten Software namens virtua RFW realisiert und mit Hilfe der Kompetenzen des Instituts für Werkstoff- und Fügetechnik validiert. Es basiert auf einer vollständig thermodynamisch-mechanisch gekoppelten Fluidformulierung zur Abbildung der Wulstformung und der Wärmeleitungsvorgänge innerhalb der Werkstücke. Es werden hierbei die Bereiche des Kontinuums (Deformationen, Wärmeleitung, Diffusion und Gefügetransformation), der Umgebung (Spannmittel, Prozessführung, Maschine und umgebendes Medium) und des Kontaktes (Reibung, Grenzschichtströmung, Reibwärme und Wärmetausch) erfasst. Die während der Simulation zu lösende Differentialgleichung für die Verschiebung beschreibt das lokale Kraftgleichgewicht unter Vernachlässigung der Trägheits- und Massenkräfte.

• Fügestellen-Designoptimierung
• Prozessparameteroptimierung
• Qualitätssicherung
• Technologieentwicklung
• Gefüge- und Strukturbewertung

Aktuell erfolgt die Bearbeitung der AiF-Forschungsprojekte Nr.: 20.809 BR / DVS-Nr.: 05.3262 „Simulativ gestützte Charakterisierung eines momentenreduzierten Rotationsreibschweißprozesses“ sowie 20.890 BR / DVS-Nr. 05.3268 „Modellentwicklung zur Vorauslegung von reibgeschweißten Aluminium-Stahl Hybridverbindungen durch ganzheitliche Abbildung der Verbindungsbildung mittels FEM“ in Kooperation mit dem Institut für Mechanik (IFME).

Experimentelle Durchführung und simulativer Abgleich eines direkt angetriebenen Rotationsreibschweißprozesses einer artgleichen Werkstoffkombination Cf53 [1.1213] 

Dargestellt und visualisiert ist eine synchronisierte Abbildung aus Experiment und Simulation eines realen Anwendungsfall des direkt angetriebenen Rotationsreibschweißprozesses von artgleichen Vollwellen des Werkstoffs Cf53. Im Rahmen des durch die AiF geförderten und abgeschlossenen Projektes 18.966B „Entwicklung eines Reibgesetzes für die Reibschweißprozesssimulation“ am Lehrstuhl Fügetechnik der Otto-v.-Guericke-Universität Magdeburg wurden diese Versuche auf der Reibschweißanlage der Firma H & B Omega Europa GmbH vom Typ MVR-200-SE an der Hochschule Magdeburg-Stendal durchgeführt. In der Nähe der Fügeverbindung wurde statorseitig mittels 4 Thermoelementen vom Typ K das thermodynamische Werkstoffverhalten validiert.“ Die Wulstausbildung in Abhängigkeit der Prozesszeit ist ein charakteristischer Indikator zur Beurteilung der Abbildungsgenauigkeit des Simulationsmodells. Sowohl experimentell als auch simulativ wurde ein Reibwegtrigger verwendet. Das Video veranschaulicht den Nutzen und die steigende wirtschaftliche Bedeutung von simulativen Werkzeugen im Rahmen der Produktions- und Fügetechnik im Rahmen der Prozessvorentwicklung.

Quelle: Sampro GmbH