Pressschweißverfahren

Das Pressure Welding Modul dient speziell der Prozesssimulation von Verfahren wie dem Widerstands(punkt)schweißen, Reibschweißen und Reibpunktschweißen.

Bitte beachten Sie: Für die Struktursimulation des Widerstandspunktschweißens, das in der Automobilindustrie weit verbreitet ist, stellt Simufact ein eigenständiges Anwendungsmodul zur Verfügung.

 

Resistance (Spot) Welding

Real und Simulation: Vergleich des Schweißlinsen zwischen Experiment und Simulation
Vergleich der Schweißlinsen zwischen Experiment und Simulation

Beim Widerstands(punkt)schweißen ist die Prozesssimulation fast identisch mit der Struktursimulation, es stehen jedoch unterschiedliche Fragestellungen im Blickpunkt. Das Hauptziel der Struktursimulation ist es, die Verzüge und Eigenspannungen zu ermitteln, die durch Wärme und mechanischen Druck in die Struktur eingebracht werden. Dagegen ist das Hauptziel der Prozesssimulation, die für eine gegebene Material-Dicken-Kombination am besten geeigneten Schweißparameter zu bestimmen, sowie die Schweißlinsengröße, die resultierenden Phasenanteile oder das Risiko von Spritzern. Zu diesem Zweck können Widerstands(punkt)schweißprozesse nicht nur 3D simuliert werden, sondern auch 2D-axialsymmetrisch mit Neuvernetzung während der Rechnung. Das offene Modellierungskonzept der Software ermöglicht es, verschiedene Widerstandsschweißverfahren zu simulieren, z.B.:

  • Widerstandspunktschweißen
  • Abbrennstumpfschweißen
  • Buckelschweißen
  • Kondensatorentladungsschweißen

So erhalten Sie hochpräzise Ergebnisse und sind flexibel beim Planen und Modellieren Ihrer Prozesse.

 

Reibschweißen / Reibpunktschweißen

Reibschweißen und Reibpunktschweißen sind thermische Fügeverfahren

Die Wärme wird durch Reibung zwischen den zu verbindenden Teilen und / oder zusätzlichen Werkzeugen erzeugt. Das Besondere an allen Reibschweißprozessen ist, dass das Fügen unterhalb der Schmelztemperatur der Komponenten stattfindet. Die Verbindung entsteht, indem die Komponenten aufgeheizt werden, bis sie eine teigähnliche Konsistenz haben. Durch den aufgebrachten Druck findet eine Art Stauchen statt, und dadurch werden Schweißnaht und die endgültige Verbindung gebildet.

Das Reibschweißen ist ein Verfahren, das sich für das Verbinden massiver Teile wie Wellen oder Achsen eignet. Das Reibpunktschweißen dagegen eignet sich für das Verbinden von Blechteilen. Es kann für die Kombination Stahl-Stahl ebenso wie für Aluminium-Stahl-Kombinationen verwendet werden.

Reibschweißen und Reibpunktschweißen können mit Simufact Forming auf zwei verschiedene Arten abgebildet werden: als 3D-Modell oder als 2D-axialsymmetrisches Modell.

 

3D-Modell

nichgt zu empfehlern

Beim 3D-Modell wird die Reibwärme direkt aus den Reibkräften ermittelt, die sich aus dem vom Anwender definierten Reibkoeffizienten und Reibmodell ergeben.

Die größten Nachteile dieser Methode sind:

  • Lange Rechenzeiten
  • Kritische Vernetzungsprobleme

Außerdem ist das Coulomb- oder Schubreibmodell nicht unbedingt anwendbar für diese spezielle Reibsituation. In der Regel sind auch zu hohe Reibkoeffizienten nötig, um eine dem Realprozess entsprechende Wärme zu erzeugen.

 

2D-axialsymmetrische Modellierung

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Besser geeignet ist eine 2D-axialsymmetrische Modellierung. Bei diesem Ansatz wird eine Wärmequelle basierend auf einer analytischen Gleichung und die berechnete Temperatur als Randbedingung verwendet. Der Anwender gibt zur Definition der Wärmequelle die rotatorische / translatorische Geschwindigkeit und den Reibkoeffizienten ein, welcher temperaturabhängig in Tabellenform sein kann. Der Wärmequellenansatz ist für 3D und 2D (planare und axialsymmetrische) Prozesse verfügbar.

Vorteile der 2D-Modellierung sind:

  • Kurze Rechenzeiten (wenige Stunden / Minuten)
  • Einfache Vernetzung
  • Unabhängige Definition und Untersuchung der Reibparameter, die sich auf Wärmeerzeugung und Werkstofffluss auswirken.

Das Anwendungsmodul Pressure Welding kann mit nur wenigen Klicks ein 3D-Modell der virtuellen Verbindung für verschiedene Lastfälle (z.B. Scherzug, Schälzug oder Kopfzug) erzeugen. Mit benutzerdefinierten Ergebnisvariablen können Sie eigene Versagenskriterien definieren und die Festigkeit Ihrer Verbindung bis hin zum Versagen untersuchen.

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Markus Merten

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