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Hallo Leute,

ich komme einfach nicht so richtig mit meiner Berechnung weiter. Die gemessenen Temperaturverläufe stimmen mit den berechneten nicht überein. Der Messpunkt, der am nahesten an der Schweißnaht ist (6 mm), wird mit ca. 60°C zu hoch berechnet, beim nächsten Punkt(5 mm weiter) ist die Maximaltemperatur korrekt und die noch weiter entfernteren Punkte sind zu niedrig berechnet. Mein größeres Problem sind die Abkühlgeschwindigkeiten, die bei den Berechnungen (alle Messpunkte) viel höher sind. Ich habe durch heruntersetzen der Wärmeleitfähigkeit versucht, die Abkühlgeschwindigkeit anzupassen, aber nun liege ich 30% unter der realistischen Wärmeleitfähigkeit. Was kann ich tun?

Für meine Berechnung gebe ich Wärmeleitfähigkeit, Enthalpie und Konvektion an, wobei die Konvektion für Stahl ist, da ich noch keine für meine Aluminiumlegierung (AlMgSi0,7) gefunden habe. Für die Wärmeleitfähigkeit und die Entalpie habe ich leider auch keine "genaueren" Angaben, sind aber tendenziell richtig.

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Wenn schon die Strahlung nicht berücksichtigt wird, könnte man vielleicht mit einer temperaturabhängigen Wärmeübergangszahl die Konvektion beschreiben.

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Hallo Joker,

ich tippe bei Deinem Problem u.a. hauptsächlich auf eine nicht korrekte Abbildung des Wärmeeintrags durch die simulierte Schweißquelle.
Welches Schweißverfahren bildest Du ab? Wie simulierst Du Deine Schweißquelle (z.B. punktuell, Ellipsoid...)?

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NeuTextdokument(2).txt

Hallo joker_al,

wie hast Du die Kennwerte angesetzt? Die Wärmeleitfähigkeit usw. sind alle temperaturabhängig. Setzt man die normalen Tabellenwerte ein, so kommt ein Ergebnis wie bei Dir heraus. Ich habe einige Literaturquellen zu diesm Thema in der Anlage aufgeführt.

Viele Grüße
Grobian

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skizze.JPG

hallo leute,

erst mal vielen dank für eure antworten.

@ wosch, ich berücksichteige schon die konvektion, war mir aber nicht so sicher, ob sie richtig ist. hab mich aber mal schlau gemacht und festgestellt, das sie bis zur schmelztemperatur von aluminium nicht so ins gewicht fällt und das ich die von stahl erst mal nehmen kann.

@1960nx, du könntest vielleicht recht haben, aber ich wüßte nicht, wie ich es anders machen sollte. ich hab mal eine skizze angehängt. bitte nicht lachen, so toll ist sie nicht :-). ich selektiere die knoten in der y-z-ebene und bringe gesamte energie auf die einzelnen knoten, so das annähernd das schmelzbad ergibt (in meiner skizze rot schraffiert). wobei  ich diesen nicht aufgeschmolzenen zacken nicht hinbekomme, jedenfalls nicht so weit in das schmelzbad, wie es eigentlich sein sollte. dann selektier ich acht schichten in x-richtung mit der eingebrachten energie und multipliziere die einzelnen schichten mit einem fakor, der in der summe eins ergibt und annähernd eine goldak-kurve ergibt. das ist meine quelle, die ich dann entlang der schweißnaht bewege.
Die beiden u-profile wurden MIG geschweißt.

@gorbian, meine verwendeten kennwerte sind alle temperaturabhängig, mein problem ist nur, das ich nichts für meine al-legierung gefunden habe. aber danke für deine literaturquellen, ich wird auf jeden fall mal schauen ob ich davon was gebrauchen kann. hoffentlich bekomme ich auch alle in die hand.

gruß joker_al und schönes wochenende

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Hallo Joker,

Du musst ggfs. mit den Parametern der Goldakkurve ein wenig herumexperimentieren bis das Schweißbad realistischer aussieht. Wie sieht es mit Deiner Energieverteilung seitlich zur Schweißnahtrichtung aus? Entspricht diese einer Gaußschen Glockenkurve?

Was mir noch aufgefallen ist. Dein Netz ist im Bereich der Schweißnaht und der Wärmeeinflusszone ziemlich grob. Aber gerade hier musst Du hohe Temperaturgradienten abbilden. Also sollte das Netz von Schweißnaht über WEZ zu den Außenbereichen hin gröber werden. In der Schweißnaht und der WEZ können es ruhig 8 Elemente über die Dicke sein. Muss halt dann manuell vernetzt werden.

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hallo 1960nx,

meine energieverteilung quer zur naht entspricht nicht einer goldak-verteilung, weil ich sonst nicht die form des schmelzbades hinbekomme, was ich jetzt auch noch nicht so genau hinbekomme. das problem ist der zacken, der von der schmelze umgeben ist und mein netzt will ich einfach noch nicht feiner machen.

auf meiner skizze täuscht das vielleicht ein wenig, ich hab ja gesagt, das sie nicht besondres gut geworden ist. ich hab eine kantenlänge in x-richtung von 1,2mm, in y-richtung von 0,6mm, in z-richtung 1mm und in der wurzel ist die kantenlänge in z-richtung 0,8mm. wenn ich mein netz noch feiner mache, werd ich mit der berechnung nie fertig. das problem ist die größe der gesamten bauteils, es wurden zwei u-profile mit 27,5x60x500 und einer dicke von 3mm geschweißt. bei der temperaturfeldberechnung sollte es nicht so ins gewicht fallen, aber wenn ich die eigenspannungen und den verzug berechne. ich komme jetzt schon auf ca. 40000 elemente und bei mehreren berechnungen wird das einfach zu lange dauern.

gruß joker

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Hallo joker,

wieso ist der Zacken nicht mit dem Nahtufer verbunden? Da muss doch eine Verbindung des Materials sein, sonst wird ja nicht die Wärme realitätskonform an das umgebende Material abgeleitet.

Ich habe ganz gute Erfahrungen mit Goldak, aber in Richtung quer zur Naht ergibt sich meistens eine zu geringe Ausdehnung (so 5 %). Dafür könnte man ein richtungsabhängiges KXX in Betracht ziehen, wenn man mit den 5% noch unzufrieden ist. Das simuliert dann die Konvektion durch Strömungen im Schmelzbad.

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hallo fempraktiker,

der zacken ist schon mit dem nahtufer verbunden, aber der wurzelüberhang bildet sich doch durch das herausdrücken des zusatzwerksteoffes und wenn ich den komplett geschmolzen haben möchte, wird der zacken auch aufgeschmolzen.

wie würdest du die energieverteilung quer zur naht und in der dicke verteilen?

übrigens hab ich das problem mit den zu hohen abkühlgeschwindigkeiten gelöst, ich habe die wärmequelle in schweißrichtung vergrößert. nun hab ich nur noch das problem mit meinen zu hohen maximaltemperaturen, die ich wahrscheinlich nur durch veränderung der wärmeleitfähigkeit oder der enthalpie hinbekomme. die unterscheidung der wärmeleitfähikeit in schweißrichtung und quer zur naht ist mir nur vom laserstrahlschweißen bekannt, kann ich das auch für das mig-schweißen nutzen und in welchem verhältnis und wie verhält sich die wärmeleitfähigkeit nach der schmelztemperatur.
in einigen quellen hab ich gefunden, das sie abfällt und dann konstant bleibt und dann wieder das sie ansteigt und dann auch konstant bleibt.

gruß joker

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060123-snap.jpg

Hallo Joker,

ich verwende Goldak für MIG. Ich habe hier ein jpg
angehängt, wo links jeweils eine Goldak-Verteilung
(mit bfe,..,hgen,..) und rechts die resultierende
Temp-Verteilung zu sehen ist. Ich richte die Wärme-
quelle in den Quer-Abmessungen an dem Schliffbild
aus, in Längsrichtung schätze ich die Abmessungen
und die Summe aller bfe-Einträge skaliere ich dem
tatsächlichen Energieeintrag entsprechend.

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hallo fempraktiker,

worin besteht eigentlich der vorteil, die energie mit(bfe,..,hgen,..) einzubringen und nicht wie ich, auf die knoten?
sonst unterscheiden sich ja unsere vorgehensweisen auch nicht.

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