Schweißsimulation

Den Schweißverzug vorhersagen

| Redakteur: Dorothee Quitter

Mit der Motion-Filler-Methode kann die Verschiebung der Bauteile durch Schweißwärme exakt berechnet werden.
Mit der Motion-Filler-Methode kann die Verschiebung der Bauteile durch Schweißwärme exakt berechnet werden. (Bild: Dynaweld)

Mit der Motion-Filler-Methode hat DynaWeld erstmals eine Methode entwickelt, die im Bereich der Schweißnähte eine Spaltbildung oder ein Verschieben der Bauteile gegeneinander realitätsgetreu abbildet.

Die Dyna Weld GmbH & Co. KG mit Ihren Standorten in Wössingen bei Karlsruhe, Brietlingen bei Lüneburg und Kamen befaßt sich mit der thermischen Füge- und Fertigungssimulation. Die Fertigungssimulation hilft, moderne hochtechnisierte Herstellverfahren optimal auszulegen. Damit können Unternehmen einerseits Kosten in der Fertigung einsparen und andererseits anspruchsvolle Fertigungsstufen überhaupt realisieren. Zur Kernkompetenz von Dyna Weld gehört die Schweißsimulation und die Simulation von Wärmebehandlungsprozessen. Bei beiden Simulationen wird die Zustandsänderung im Bauteil (Verformungen, Spannungen, Gefüge, Härte) berechnet. Derzeitige Hauptanwendung der Schweißsimulation ist die Auslegung des Zusammenbaus mehrerer Einzelbauteile oder Bauteilgruppen, optimiert auf eine gewünschte Zielgeome- trie, wie z.B. im Karosseriebau.

In der Wärmebehandlungssimulation spielen neben der Frage nach dem Wärmeverzug und dessen Kompensation auch das Aufwärm- und Abschreckverhalten sowie die Einstellung gewünschter Gefüge und Härten eine wesentliche Rolle. Wärmebehandlung in Kombination mit Formgebung findet bei Warmumformprozessen wie Massivwarmumformung oder Presshärten statt. Mehr und mehr gewinnt die durchgängige Simulation mehrerer Fertigungsstufen und Fertigungsprozesse an Bedeutung und industriellem Interesse. Dyna Weld betreibt Methodenentwicklung, um diese sogenannte Prozesskettensimulation in der industriellen Anwendung umzusetzen. Der Simulationsspezialist ist sowohl mit eigenen Forschungsvorhaben als auch über die Mitarbeit in projektbegleitenden Ausschüssen und verschiedenen Forschungsgremien in der Forschung, Entwicklung und Praxis innovativ aufgestellt.

Zusätzlicher Verzug beim Schweißen

Mit der Motion-Filler-Methode hat Dyna Weld erstmals eine Methode entwickelt, die im Bereich der Schweißnähte eine Spaltbildung oder ein Verschieben der Bauteile gegeneinander realitätsgetreu abbildet. Durch die thermischen Dehnungen, die beim Schweißen auftreten, bewegen sich Bauteile vor dem Schweißbrenner relativ zueinander. Beim Überschweißen werden diese Verformungen eingefroren und bilden einen zusätzlichen Verzug, der durchaus wesentlich größer ausfallen kann, als der reine Schweißverzug wie er beispielsweise an einer Blindnaht auftritt. Mit dieser Methode kann überprüft werden, ob die Spannvorrichtung hinreichend dimensioniert sind. Ebenso kann die notwendige Anzahl der Heftnähte ausgelegt oder überprüft werden.

Dyna Weld verfolgt bei seiner Methodenentwicklung den Zusammenbau ganzer Komponenten, Baugruppen oder sogar Fahrzeuge. Die Schweißsimulation an kleinen Modellen macht nur sehr bedingt Sinn, da beispielsweise bei der Verschweißung eines kleinen Winkelblechs ein Bauteilversuch schneller und kostengünstiger ist. Erst bei großen Strukturen oder gar Zusammenbauten dreht sich die Kosten-Nutzen-Relation um. Mit der Simulation können hier wichtige Erkenntnisse gewonnen werden und in die Fertigungsplanung einfließen, bereits bevor ein kostenintensiver Vorrichtungsbau beginnt.

Beispiele für erfolgreich durchgeführte Dyna-Weld-Berechnungen sind die Verzugsberechnungen von Autotüren, Autodächern, Karosserierahmen oder sonstigen Fahrzeugkomponenten, Berechnungen an Schienenfahrzeugen und die Berechnungen an Bauteilen mit mehrlagigen Nähten an großen Blechdicken von 50 bis 100 mm. Die Berechnungsergebnisse konnten von Schweißversuchen dabei stets bestätigt werden. (qui)

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