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K: Kurzzeitphysik

K 5: Laser-Anwendungen/-Materialbearbeitung

K 5.4: Talk

Tuesday, March 10, 1998, 16:45–17:00, H8

Simulation der dreidimensionalen, stationären Schmelzbadströmung beim Lasertiefschweißen von Stahl — •T. Fuhrich, M. Kern, P. Berger und H. Hügel — Institut für Strahlwerkzeuge, Universität Stuttgart, Pfaffenwaldring 43, D-70569 Stuttgart

Beim Lasertiefschweißen bestimmt die Schmelzbadform den Fügequerschnitt und die Temperaturgradienten in der Schmelze und deren Umgebung. Dadurch hat sie direkten Einfluß auf die Festigkeit und den Verzug des Werkstücks. In diesem Zusammenhang spielt auch ein realistischer Energieeintrag in das Werkstück über eine vom Laserstrahl erzeugte Dampfkapillare eine wichtige Rolle. Um realistische Ergebnisse zu erhalten, sind dreidimensionale Rechnungen notwendig. Aufgrund des hohen Rechenaufwands und der Schwierigkeit der numerischen Steifigkeit infolge des Phasenübergangs fest-flüssig sind bisher kaum Veröffentlichungen über die dreidimensionale Schmelzbadströmung in der Literatur zu finden. Diese Arbeit behandelt dreidimensionale Schmelzbadströmungen bei Einschweißungen in niedrig legiertem Stahl unter Vernachlässigung der Verdampfung und folglich vorgegebener Kapillargeometrie. Dabei zeigt sich ein stark dreidimensionales Strömungsverhalten der Schmelze im Bereich der Kapillare. Die bei zweidimensionalen Rechnungen beschriebenen Rückströmungen infolge eines Jets hinter der Kapillare müssen hierbei nicht mehr an der Oberfläche auftreten, sondern können weit tiefer im Schmelzbad erfolgen, was die Schmelzbadgeometrie stark beeinflußt.