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Dynamik der Plasmakapillare beim Laserstrahlschweißen

Abstract
Verbundprojekt mit dem Titel Dynamik der Plasmakapillare beim Laserstrahlschweißen,das von der Volkswagenstiftung gefördert wird. Das Vorhaben verfolgt das Ziel, ein vertieftes Verständnis des Laser Strahlschweißprozesses und der dynamischen Vorgänge in der Plasmakapillare zu erlangen. Für die Modellierung der dynamischen Vorgänge sollen approximative Bewegungsgleichungen für die wesentlichen dynamischen Freiheitsgrade des Vorgangs angegeben und deren Lösungseigenschaften mit den Ergebnissen aus der numerischen Behandlung von Teilaufgaben verglichen werden. Zur Modifikation des Modells ist auf technischer Seite eine verbesserte Identifikation relevanter Eigenschaften mittels CCD-Kamerabilder und der modellbasierte Entwurf einer Steuerung bzw. Regelung vorgesehen, der die wesentlichen dynamischen Eigenschaften des Schweißvorgangs berücksichtigt. Der Vergleich der experimentellen Ergebnisse mit den Lösungseigenschaften aus dem Modell soll Hinweise liefern, wie das Modell zu verbessern ist. Die aus dem Modell abgeleiteten Lösungsvorschläge werden mit vorhandenen Schweißanlagen erprobt und ihre Auswirkungen mit räumlich und zeitlich auflösenden Messmethoden beobachtet. Die so gewonnenen Ergebnisse sind auch auf andere Verfahren, wie z.B. Lichtbogen-, Plasma- und Elektronenstrahlverfahren, übertragbar.

Projektbeschreibung
Ein wesentliches Ziel ist das Erreichen eines Prozesszustandes, bei dem ein sicheres Durchschweißen mit ausreichender Nahtqualität erfolgen kann, ohne die Festigkeitseigenschaften durch thermische und chemische Vorgänge in unzulässiger Weise zu verändern. Die minimal erforderliche Leistung der Wärmequelle und ihre dazu notwendige räumliche Verteilung sind technisch relevante Einflußgrößen. Ein weiteres Ziel besteht darin, ein grundlegendes Verständnis im Hinblick auf eine verläßliche Überwachung von Fertigungsprozessen zur Qualitätssicherung zu erarbeiten, und die Möglichkeiten für eine aussagekräftige Dokumentation jeder einzelnen Schweißnaht zu untersuchen.

Gefördet durch VolkswagenStiftung
Projektpartner IRAM Institut für Reine und Angewandte Mathematik
Hydro Aluminium
Projektleiter Prof. Dr. rer. nat. Wolfgang Schulz