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Thermische Simulation des Laserstrahlschweissens mit angepasster Intensitatsverteilung

机译：强度分布自适应的激光焊接的热模拟

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Aluminiumlegierungen der Gruppe EN AW-6xxx weisen eine hohe Heissrissanfalligkeit und damit eine begrenzte Eignung fur Schmelzschweissverfahren auf. Durch die Anpassung der Intensitatsverteilung kann gegenuber dem Laserstrahlschweissen mit konventioneller Strahlform die Temperaturverteilung und die im Werkstoff auftretende Abkuhlrate positiv beeinflusst werden. Mit dem Ziel, den Einfluss der Intensitatsverteilung auf die Entstehung von Heissrissen zu untersuchen, wurde ein Simulationsmodell aufgebaut. Im numerischen Modell wird zur Berechnung der Temperaturverteilung des Phasenubergangs fest - flussig sowie die Schmelzbadstromung berucksichtigt. Zur Losung des Warmeleitungsproblems wurde eine stationare Dampfkapillargeometrie modelliert, an deren Oberflache Verdampfungstemperatur angenommen wird. Zur Abbildung der angepassten Intensitatsverteilung wurde eine zusatzliche Oberflachenwarmequelle implementiert. Die Gegenuberstellung der berechneten Schmelzisotherme mit metallographischen Querschliffen ermoglichte eine Validierung der Temperaturfeldsimulation. Zudem konnte mit Hilfe des Modells die Veranderung des Schmelzbads sowohl in Abhangigkeit der geometrischen Anordnung der Intensitat als auch in Abhangigkeit der Laserleistung ermittelt werden.
机译：EN AW-6xxx组的铝合金对热裂纹的敏感性很高，因此对熔焊工艺的适用性有限。与传统的光束形状的激光束焊接相比，通过调整强度分布，可以积极地影响材料中出现的温度分布和冷却速率。为了研究强度分布对热裂纹形成的影响，建立了一个仿真模型。在数值模型中，考虑了相变固液的温度分布和熔池流量。为了解决热传导问题，对固定的蒸汽毛细管几何结构进行了建模，并在其表面上假设了蒸发温度。实施了额外的表面热源以绘制调整后的强度分布图。将计算出的熔融等温线与金相横截面进行比较，可以验证温度场模拟。此外，借助该模型，可以根据强度的几何排列和激光功率确定焊接熔池的变化。

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