Modeling and application of induction-assisted laser and laser-hybrid welding processes

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Laserbasierte Schweißprozesse erzeugen oft Temperaturverläufe, die die zulässigen Temperaturgradienten und Abkühlgeschwindigkeiten im geschweißten Material überschreiten. Induktive Unterstützung bietet jedoch eine geeignete Lösung, um einen optimierten Temperaturverlauf im Schweißprozess zu gewährleisten, ohne Flexibilität oder Leistung zu verlieren. Diese Arbeit entwickelt und verifiziert eine Methodik zur Beschreibung des zeitlichen Temperaturverlaufs, die als Grundlage für die Simulation und Auslegung einer induktiven Wärmebehandlung dient. Ein parametrisiertes numerisches Modell wurde implementiert, um verschiedene Prozesssituationen zu optimieren. Das Modell analysiert die physikalischen Grundlagen der induktiven Erwärmung im Kontext des laserbasierten Schweißprozesses. Die Untersuchung einer Wärmebehandlung im Stumpfnahtfügeprozess von flachen Materialien lieferte Erkenntnisse zur induktiven Vorerwärmung und Nacherwärmung. Wichtige Parameter des induktiven Erwärmungsprozesses wurden identifiziert und hinsichtlich ihres Einflusses auf den Temperaturverlauf bewertet. Die Ergebnisse führten zur Entwicklung einer neuen kombinierten Technologie, die Laserschweißen und induktiven Härtungsprozess in einem einzigen Schritt vereint. Diese bestätigten die Funktionalität des Prozesses und die Eignung der induktiven Erwärmung zur Optimierung der Temperaturverläufe in Schweißvorgängen.