Flnite-Elemente-Ssmufatlon von Schwelssprozessen mit AlMg- und AlMgSi-Legierungen unter Berucksichtigung von Rekristallisation Ausscheidungsruckbildung und naturlichem Altern

摘要

AlMg- und AlMgSi-Legierungen werden vielfach in der Luft- und Raumfahrttechnik und in der Fahrzeugindustrie eingesetzt. Ihr industrieller Erfolg ist auf ihre mechanischen Eigenschaften in Verbindung mit einer niedrigen Dichte zuruckzufuhren. Die mechanischen Eigenschaften werden erzeugt durch Kaltverfestigung (Erhohung der Versetzungsdichte) und/oder Kalt- bzw. Warmausharten (Bildung von Ausscheidungen unter Warmebehandlung im Beisein bestimmter Legierungselemente). Erfahren solche Werkstoffe Temperaturzyklen uber einem kritischen Temperaturniveau, wie z.B. beim Schweissen, dann konnen die besonderen mechanischen Eigenschaften im ungunstigsten Fall vollkommen zuruckgebildet werden, was im praktischen Einsatz in der Regel nicht erwunscht ist. Meist mussen dann in einem naturlichen oder kunstlichen Alterungsprozess die mechanischen Eigenschaften regeneriert werden. Im nachfolgenden Beitrag soll an Hand von realen Bauteilsimulationen gezeigt werden, wie mit den speziellen Moglichkeiten der Finite-Elemente-Software SYSWELD+ diese Mechanismen berechnet und damit vorhergesagt werden konnen. Das Berechnungsspektrum umfasst auf der thermischen Seite die realistische Nachbildung von bewegten Warmequellen, das Einbringen von Zusatzmaterial in den geschmolzenen Bereich und die Berechnung der Rekristallisationseffekte, die Ruckbildung von Ausscheidungen und damit den Verlust an Harte und Festigkeit unter Warmeeinwirkung in der Warmeeinflusszone als auch die Regeneration der mechanischen Eigenschaften durch naturliches Altem. Auf der mechanischen Seite umfasst das Berechnungsspektrum die Berechnung der Fliessflachen, der elastischen, thermischen und plastischen Verzerrungen und damit der realen Spannungen unter Berucksichtigung aller genannten Effekte nicht nur am Ende des Prozesses, sondern an jedem Punkt eines jeden thermischen Zyklus. Damit konnen fur reale Bauteile alle wesentlichen Effekte am Rechner ingenieursgerecht simuliert werden - die ideale Voraussetzung fur Bauteil- und Prozessoptimierung.