Prozessstrategien zur Vermeidung von Heißrissen beim Remote-Laserstrahlschweißen von AlMgSi 6016:
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München
Herbert Utz Verlag
[2016]
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| Series: | Laser in der Materialbearbeitung
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INHALTSVERZEICHNIS
INHALTSVERZEICHNIS 7
KURZFASSUNG DER ARBEIT 11
ABKUERZUNGEN 13
FORMELZEICHEN 15
EXTENDED ABSTRACT 19
1 EINLEITUNG 23
1.1 MOTIVATION UND ZIELSETZUNG DER
ARBEIT.23
1.2 AUFBAU DER ARBEIT
.
27
2 STAND DER TECHNIK 29
2.1 LASERSTRAHLSCHWEISSEN VON
ALUMINIUM.29
2.1.1 NAHTFEHLER BEIM SCHWEISSEN VON ALUMINIUM
.
30
2.1.1.1
WASSERSTOFFPOREN.30
2.1.1.2 PROZESSPOREN UND
SCHMELZBADAUSWUERFE.31
2.1.1.3 HEISSRISSE
.
31
2.2 HEISSRISSE BEIM LASERSTRAHLSCHWEISSEN VON
ALUMINIUM.32
2.2.1 DEFINITION VON
HEISSRISSEN.32
2.2.2 EINFLUSSFAKTOREN AUF DIE HEISSRISSBILDUNG
.
33
2.2.3 THEORIEN ZUR BESCHREIBUNG DER
HEISSRISSBILDUNG.34
2.2.3.1 METALLURGISCH BASIERTE THEORIEN
.
35
2.2.3.2 DEHNUNGSBASIERTE
THEORIEN.37
22.33
SPANNUNGSBASIERTE
THEORIEN.41
2.2.4 BESTEHENDE ANSAETZE ZUR VERMEIDUNG VON HEISSRISSEN
.
44
2.2.4.1 METALLURGISCHE BEEINFLUSSUNG
.
45
2.2.4.2 THERMISCHE
BEEINFLUSSUNG.49
2.2.4.3 MECHANISCHE
BEEINFLUSSUNG.51
2.3 NUMERISCHE
SCHWEISSSIMULATION.52
2.3.1 BESTEHENDE NUMERISCHE MODELLE DER
HEISSRISSBILDUNG.55
3 NUMERISCHE MODELLIERUNG 59
3.1 PRINZIP DER NUMERISCHEN
PROZESSABBILDUNG.59
3.1.1 THERMISCHE
BERECHNUNGEN.61
3.1.2 GEKOPPELTE STRUKTURMECHANISCHE
BERECHNUNGEN.62
3.1.3 POST-PROCESS
AUSWERTUNG.63
3.2
WERKSTOFFDATENBASIS.63
3.2.1 THERMOPHYSIKALISCHE
WERKSTOFFEIGENSCHAFTEN.63
3.2.2 STRUKTURMECHANISCHE
WERKSTOFFEIGENSCHAFTEN.67
3.3 KALIBRIERUNG DER
WAERMEQUELLE.71
4 ERGEBNISSE DER SIMULATION 75
4.1 TEMPERATURFELDVERTEILUNG IN BLECHRANDLAGE
.
75
4.2 STRUKTURMECHANIK IN
BLECHRANDLAGE.
77
4.2.1
VERFORMUNGEN.78
4.2.2 LOKALE DEHNUNGEN
.
79
4.2.3 BERUECKSICHTIGUNG DER SCHMELZEEIGENSCHAFTEN
.
81
4.3 ZEITLICHE EFFEKTE BEIM
LASERSTRAHLSCHWEISSEN.83
4.3.1 ENTWICKLUNG DER TEMPERATURFELDVERTEILUNG IN
BLECHRANDLAGE.83
4.3.2 ZEITLICHE ENTWICKLUNG DER STRUKTURMECHANIK IN BLECHRANDLAGE
.
87
5 HEISSRISSKRITERIUM 91
5.1 DEFINITION DER
RISSNEIGUNGSENERGIE.91
5.2 ZEITLICHER VERLAUF DER
RISSNEIGUNGSENERGIE.94
5.3 RANDABSTANDSVARIATION ZUR ERMITTLUNG DER KRITISCHEN
RISSNEIGUNGSENERGIE. 97
6 EXPERIMENTELLE VALIDIERUNG DER SIMULATION 99
6.1 THERMOGRAFIEANALYSE DER WAERMEAUSBREITUNG IN BLECHRANDLAGE
.
99
6.2 ZEITLICHES VERHALTEN DER HEISSRISSNEIGUNG IN EXPERIMENT UND
SIMULATION. 101
6.3 RISSANFALLIGE VERSUCHSPROBE - DIAGNOSTIK UND
SIMULATION.103
7 OPTIMIERTE BEARBEITUNGSSTRATEGIEN ZUR RISSMINIMIERUNG 109
7.1 GEEIGNETE PROZESSPARAMETERWAHL
.
109
7.1.1 EINFLUSS DER LASERLEISTUNG UND SCHWEISSGESCHWINDIGKEIT
.
109
7.1.2 EINFLUSS DER FOKUSSIERUNG DER LASERSTRAHLUNG
.
116
7.2 GEEIGNETER
RANDABSTAND.120
7.3 ANGEPASSTE
SPANNSITUATION.122
7.4 MODULATION DER LASERLEISTUNG
.
126
7.4.1 AUSWAHL GEEIGNETER
MODULATIONSFORMEN.127
7.4.2 SINUSFOERMIGE LEISTUNGSMODULATION
.
130
7.4.3 STUFENFOERMIGE LEISTUNGSMODULATION
.
135
7.4.4 LEISTUNGSMODULATION MIT KOAXIALER RUECKREFLEXMESSUNG
.
139
7.5 ENDRAMPENGESTALTUNG GEGEN
ENDKRATERRISSE.145
7.6
STEPP-STRATEGIE.147
8 UEBERTRAGBARKEIT AUF INDUSTRIELLE FERTIGUNG 157
8.1
FESTIGKEITSANALYSE.
157
8.2 STRATEGIEN ZUR
PRODUKTIVITAETSSTEIGERUNG.158
9 ZUSAMMENFASSUNG 163
10 LITERATURVERZEICHNIS 167
DANKSAGUNG
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