Entstehung und qualitative Prädiktion von Eigenspannungen und Verzug, beim Rotationsreibschweißen

Beim Reibschweißen wird die notwendige Wärme durch eine Relativbewegung und das Aufbringen eines Normaldrucks direkt in der Verbindungszone realisiert, was eine stoffschlüssige Verbindungen zwischen Werkstoffen erlaubt, die mit konventionellen Schweißverfahren nicht umsetzbar sind. Insbesondere bei filligranen Leichtbaukomponenten ist dabei jedoch zu beachten, dass verglichen mit anderen Fügeverfahren hohe Kräfte und Momente entstehen, was sich negativ auf die Eigenspannungen und den Bauteilverzug auswirken kann. Beide bilden sich vorrangig während des Abkühlens, nach dem eigentlichen Schweißprozess, und können mithilfe bishiger Simulationsmodelle aufgrund der Verwendung vonFluidformulierungen nicht ausgewertet werden.
Eine Erweiterung des simulativen Ansatzes dahingehend, die Eigenspannungen qualitativ zu prädiktieren, ermöglicht abschließend präzisere Geometrie- und Prozessempfehlungen.
Dazu wird das verwendete Materialmodell befähigt, elastische, thermische und plastische Dehnungen zu unterscheiden. Weiterhin können Gefügeumwandlungen einbezogen werden, wobei ein empirisches Modell zur Bestimmung der Phasenanteile implementiert wird. Basierend
auf der Phasenzusammensetzung wird sowohl das Fließverhalten des Werkstoffs modiziert als
auch Volumendehnungen aufgrund der veränderten Gitterstruktur berücksichtigt.