Verzugs- und Eigenspannungssimulation von Aluminium-Stahl-Mischverbindungen

Projektträger: AiF

Laufzeit: 07/2008 – 12/2010

Ansprechpartner: Dipl.-Ing. Alexander Kloshek / Dipl.-Ing. Torsten Pfennig

Stahl-Al-Mischverbindungen bieten enormes technisches und wirtschaftliches Potential in Bezug auf Leichtbaukonstruktionen Der Einsatz thermischer Fügeverfahren, wie das Schweißen oder Löten, weisen ein großes Potenzial für die Produktion von Al-Stahl-Mischverbindungen auf. Probleme stellen die hohe Eigenspannungen und Verzüge aufgrund der stark unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften der Werkstoffpartner.

Ausgangssituation:

Neue Varianten von Lichtbogenschweiß- und Lötprozessen, wie beispielsweise das Cold Metal Transfer® und Cold Arc® Verfahren, zeichnen sich durch einen im Vergleich zu herkömmlichen Prozessen geringeren Wärmeeintrag aus. Dadurch wird das thermische Fügen von Mischverbindungen aus Aluminium und Stahl unterstützt.
Als Grundlage für die Verzugs- und Eigenspannungssimulation dienen vorwiegend allgemeine Finite-Elemente Programme, wie z. B. ABAQUS®, ANSYS® und Marc®. Speziell für die Simulation von Schweißprozessen stehen die Programme SYSWELD® und SST® (Virtual Weld Shop) zur Verfügung.

Ziel:

Das Hauptziel dieses Projektes ist es, verifizierte Lösungsansätze zur numerischen Simulation von thermisch gefügten Mischverbindungen aus Aluminium und Stahl herauszuarbeiten. Die entwickelten Lösungsansätze und Vorgehensweisen sollen den industriellen Anwendern eine effiziente Simulation von Mischverbindungen mit den verbreiteten Simulationsprogrammen ermöglichen, um das Potenzial dieser Verbindungen für den Leichtbau auszuschöpfen. Mit dem Forschungsvorhaben werden effektive Schlussfolgerungen, Hinweise und Rechenvorschriften bereitgestellt.