Der Einfluss verschiedener räumlicher Diskretisierungsansätze des Ray-Tracing-Verfahrens bei der Simulation des Laserstrahltiefschweißen
- Die Wärmeverteilung des Lasers beim Laserstrahltiefschweißen ist für die Formgebung der Dampfkapillare und für die Schweißbaddynamik entscheidend. In dieser Arbeit werden die Laserwärmeverteilung und deren Einflüsse auf die Schweißbadtiefe sowie -breite numerisch anhand des Ray-Tracing-Verfahrens analysiert. Hierbei wird der La-serstrahl in mehreren Strahlenbündeln bzw. Subrays unterteilt. Diesbezüglich soll der Pfad der Subrays präzis be-rechnet werden, um die Dynamik der Dampfkapillare und des Schweißbades eines realen Schweißprozesses rich-tig abzubilden. Zu diesem Zweck beschäftigt sich die vorliegende Arbeit mit der Genauigkeitsverbesserung der Kontaktposition und der Reflexionsrichtung der Subrays auf der freien Oberfläche anhand der Level-Set-Methode. Um die Güte dieses Simulationsansatzes zu gewährleisten, wurde eine Gegenüberstellung mit den zwei klassischen Ray-Tracing-Verfahren mittels drei verschiedenen Benchmark-Testreihen durchgeführt. Anschließend wurden dieDie Wärmeverteilung des Lasers beim Laserstrahltiefschweißen ist für die Formgebung der Dampfkapillare und für die Schweißbaddynamik entscheidend. In dieser Arbeit werden die Laserwärmeverteilung und deren Einflüsse auf die Schweißbadtiefe sowie -breite numerisch anhand des Ray-Tracing-Verfahrens analysiert. Hierbei wird der La-serstrahl in mehreren Strahlenbündeln bzw. Subrays unterteilt. Diesbezüglich soll der Pfad der Subrays präzis be-rechnet werden, um die Dynamik der Dampfkapillare und des Schweißbades eines realen Schweißprozesses rich-tig abzubilden. Zu diesem Zweck beschäftigt sich die vorliegende Arbeit mit der Genauigkeitsverbesserung der Kontaktposition und der Reflexionsrichtung der Subrays auf der freien Oberfläche anhand der Level-Set-Methode. Um die Güte dieses Simulationsansatzes zu gewährleisten, wurde eine Gegenüberstellung mit den zwei klassischen Ray-Tracing-Verfahren mittels drei verschiedenen Benchmark-Testreihen durchgeführt. Anschließend wurden die Versuchsergebnisse zur Validierung der implementierten numerischen Ansätze verwendet. Im Rahmen dieser Arbeit kann es gezeigt werden, dass unterschiedliche Wärmeverteilung aufgrund der verschiedenen Ray-Tracing-Verfahren deutlich zu erkennen ist, welche wiederum die Schweißbaddynamik sowie die lokalisierte Dampfkapil-lardynamik stark beeinflussen. Ferner wurde es bestätigt, dass die implementierte Level-Set-Methode zu einer ge-naueren Ermittlung der Kontaktposition und der Reflexionsrichtung der Subrays und somit zu einer Verbesserung der simulierten Schmelzkontur führt.…
Autor*innen: | Stephen Nugraha PutraORCiD, Xiangmeng MengORCiD, Marcel BachmannORCiD, Michael RethmeierORCiD |
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Dokumenttyp: | Beitrag zu einem Tagungsband |
Veröffentlichungsform: | Verlagsliteratur |
Sprache: | Deutsch |
Titel des übergeordneten Werkes (Deutsch): | 43. Assistentenseminar Füge- und Schweißtechnik |
Jahr der Erstveröffentlichung: | 2023 |
Organisationseinheit der BAM: | 9 Komponentensicherheit |
9 Komponentensicherheit / 9.3 Schweißtechnische Fertigungsverfahren | |
Verlag: | DVS Media GmbH |
Verlagsort: | Düsseldorf |
Jahrgang/Band: | 386 |
Erste Seite: | 91 |
Letzte Seite: | 102 |
DDC-Klassifikation: | Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten |
Freie Schlagwörter: | Laser beam welding; Numerical modeling; Ray tracing method; Weld pool dynamics |
Themenfelder/Aktivitätsfelder der BAM: | Material |
Material / Degradation von Werkstoffen | |
Veranstaltung: | 43. Assistentenseminar Füge- und Schweißtechnik |
Veranstaltungsort: | Schwarzenberg/Erzgebirge, Germany |
Beginndatum der Veranstaltung: | 27.09.2022 |
Enddatum der Veranstaltung: | 29.09.2022 |
URL: | https://www.dvs-media.eu/de/neuerscheinungen/4584/43.-assistentenseminar-fuegetechnik |
ISBN: | 978-3-96144-212-6 |
Verfügbarkeit des Dokuments: | Datei im Netzwerk der BAM verfügbar ("Closed Access") |
Datum der Freischaltung: | 13.12.2023 |
Referierte Publikation: | Nein |