MBL-Schweißen nicht zylindersymmetrischer Bauteile: Fid-Bau Portal

MBL-Schweißen nicht zylindersymmetrischer Bauteile

Neumann, Rene / Mecke, Hubert

Das Schweißen von zylindersymmetrischen Hohlprofilen (Hülsen, Muttern, Muffen) mit magnetisch bewegtem Lichtbogen (MBL-Schweißen) wird seit einigen Jahren wissenschaftlich untersucht und bereits in industriellen Anlagen eingesetzt. Bei Hohlprofilen mit nicht zylindersymmetrischem Querschnitt (Bauteile mit Ecken im Querschnitt) kommt es dagegen häufig zu einem Überlaufen der Ecken des Profils, was zu anschließenden Fügeproblemen führen kann. Mit dem vorliegenden Simulationsmodell für einen MBL-Schweißkopf ist es trotz einer komplexen Modellstruktur und umfangreichen Randbedingungen möglich, mit vertretbaren Rechenzeiten und -genauigkeiten prozessrelevante Grössen wie Temperatur- und Flussdichteverteilung zu ermitteln. Die Ausnutzung von gegebenen Modellsymmetrien und eine vollständig nutzergesteuerte Diskretisierung reduzieren den Bedarf an erforderlicher Rechenzeit und -leistung. Die Berechnungen der magnetischen Felder konnten durch Messungen im Labor und durch Vergleichsrechnungen erfolgreich verifiziert werden. Die Simulationsergebnisse sollen der Verbesserung der Lichtbogenbewegungen beim MBL-Schweißen nicht zylinderförmiger Bauteile dienen. Durch die Berechnungen konnte nachgewiesen werden, dass die Feldverteilung bei bestehenden Laboranlagen insbesondere an den Eckpunkten der Bauteile ungünstig ist. Es kann davon ausgegangen werden, dass die ermittelte Flussdichteverteilung das Bestreben des Lichtbogens, die Ecken des Bauteils während des Prozesses zu überspringen, noch verstärkt. Auf Grundlage der vorliegenden Ergebnisse wurde eine Reihe neuer, angepaßter Geometrien für den Feldformer berechnet, bei denen die Flussdichteverteilung entlang des Lichtbogenweges nahezu homogen ist.