Thermomechanische Schweißsimulation unter Berücksichtigung von Gefügeumwandlungen

Als wichtiges Fügeverfahren spielt das Schweißen in der Fertigungsprozesskette eine bedeutende Rolle. Die thermomechanische Schweißsimulation kann dazu beitragen, Eigenspannungen, Bauteilverzüge und mikrostrukturelle Veränderungen sowie resultierende Qualitätsmängel frühzeitig zu erkennen und deren Auswirkungen zu begrenzen. Die vorliegende Arbeit fokussiert sich auf die thermomechanische Schweißsimulation unter Berücksichtigung der Gefügeumwandlungen. Das Ziel besteht in der Vorstellung und Qualifizierung des Spitzentemperatur-Austenitisierungs-Abkühlzeit-Modells (STAAZ) für die numerische Schweißsimulation. Das Modell erfasst die für die Gefügeausbildung maßgebenden Temperaturzyklen durch seine drei so genannten STAAZ-Parameter: Spitzentemperatur, Austenitisierungs- und Abkühlzeit. Die Korrelation mit allen thermomechanischen gefügeabhängigen Werkstoffeigenschaften erfolgt auf Grundlage einer empirischen Datenbasis, die folgende Daten enthält: - Wärmedehnungen, - Spannungs-Dehnungsverhalten, - Umwandlungsplastizität, - Härte. Die benötigten Werkstoffkennwerte werden in Versuchen unter Variation der STAAZ- Parameter bestimmt. Mit Hilfe der physikalischen Simulation findet die Ableitung der gefügeabhängigen Eigenschaften für alle Phasen der Temperaturzyklen an dem Werkstoff S355J2G3 statt.