Tobias Loose Einfluß des transienten Schweißvorganges ... - Tl-ing.de

5 Temperaturfeldberechnung
Die Berechnung der latenten Wärme bei der Phasenumwandlung wird wie in
Abbildung 5.5 dargestellt durchgeführt. Die Enthalpiedifferenz zwischen α-
und γ-Phase wird bei der Umwandlung bestimmt.
Die Auswirkung der Gefügeumwandlung auf die latente Wärme und den Temperaturverlauf
soll durch ein Berechnungsbeispiel erläutert werden. Ein Blech
wird durch konstante Wärmezufuhr von 500 ◦ C auf 1400 ◦ C aufgeheizt und
anschließend an freier Luft auf 500 ◦ C abgekühlt.
Der Einfluß der Phasenumwandlung und die damit verbundene Entstehung der
latenten Wärme ist in dem in Abbildung 5.6 dargestellten Temperatur-Zeit-
Verlauf nur schwach erkennbar.
Dagegen ist der Enthalpiesprung bei Auftragung der spezifischen Enthalpie
über der Zeit bei der Phasenumwandlung von Ferrit nach Austenit (α → γ)
und bei der Phasenumwandlung von Austenit nach Ferrit (γ → α) deutlich
erkennbar (siehe Abbildung 5.7). Die Enthalpie wurde aus der phasenabhängig
definierten spezifischen Wärmekapazität (siehe Abbildung 5.4) und der Phasenumwandlung
nach dem Leblond-Modell berechnet.
Der genaue Temperaturverlauf innerhalb des Schmelzbades ist für die
Schweißsimulationsberechnung von untergeordneter Bedeutung. Es kommt
im wesentlichen darauf an, daß der Erstarrungszeitpunkt zutreffend berechnet
wird. Aus diesem Grund wird ohne Schmelzenthalpie gerechnet. Die Temperatur
im Schmelzbad ist in der numerischen Berechnung geringfügig größer als
in Wirklichkeit. Diese Abweichung ist von vernachlässigbarem Einfluß.
5.4 Wärmeleitung beim Schweißen
Die Wärmeleitung beim Schweißen kann in zwei Kategorien unterteilt werden:
die zweidimensionale Wärmeleitung und die dreidimensionale Wärmeleitung.
Bei der zweidimensionalen Wärmeleitung bildet sich ein Temperaturgradient
nur in Blechebene aus. Der Temperaturgradient in Blechdickenrichtung ist vernachlässigbar
klein. Die zweidimensionale Wärmeleitung tritt beim einlagigen
Schweißen von Blechen geringer Blechdicke auf. Dieser Vorgang kann mit
Schalenelementmodellen abgebildet werden.
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