Thermische Simulation des Laserstrahlschweißens mit angepasster Intensitätsverteilung

Aluminiumlegierungen der Gruppe EN AW-6xxx weisen eine hohe Heißrissanfälligkeit und damit eine begrenzte Eignung für Schmelzschweißverfahren auf. Durch die Anpassung der Intensitätsverteilung kann gegenüber dem Laserstrahlschweißen mit konventioneller Strahlform die Temperaturverteilung und die im Werkstoff auftretende Abkühlrate positiv beeinflusst werden. Mit dem Ziel, den Einfluss der Intensitätsverteilung auf die Entstehung von Heißrissen zu untersuchen, wurde ein Simulationsmodell aufgebaut. Im numerischen Modell wird zur Berechnung der Temperaturverteilung der Phasenübergangs fest--flüssig sowie die Schmelzbadströmung berücksichtigt. Zur Lösung des Wärmeleitungsproblems wurde eine stationäre Dampfkapillargeometrie modelliert, an deren Oberfläche Verdampfungstemperatur angenommen wird. Zur Abbildung der angepassten Intensitätsverteilung wurde eine zusätzliche Oberflächenwärmequelle implementiert. Die Gegenüberstellung der berechneten Schmelzisotherme mit metallographischen Querschliffen ermöglichte eine Validierung der Temperaturfeldsimulation. Zudem konnte mit Hilfe des Modells die Veränderung des Schmelzbads sowohl in Abhängigkeit der geometrischen Anordnung der Intensität als auch in Abhängigkeit der Laserleistung ermittelt werden.     «

Aluminiumlegierungen der Gruppe EN AW-6xxx weisen eine hohe Heißrissanfälligkeit und damit eine begrenzte Eignung für Schmelzschweißverfahren auf. Durch die Anpassung der Intensitätsverteilung kann gegenüber dem Laserstrahlschweißen mit konventioneller Strahlform die Temperaturverteilung und die im Werkstoff auftretende Abkühlrate positiv beeinflusst werden. Mit dem Ziel, den Einfluss der Intensitätsverteilung auf die Entstehung von Heißrissen zu untersuchen, wurde ein Simulationsmodell aufgebau...     »