Verfahren

Vornorm

Einführungsbeitrag

Diese Technische Spezifikation (TS) befasst sich mit der Vorgehensweise zur Durchführung, Validierung, Verifizierung und Dokumentation einer numerischen Schweißsimulation zur rechnerischen Abbildung des Schweißprozesses (englisch: computational welding mechanics, CWM). Hierzu bezieht sich diese Technische Spezifikation vorrangig auf die thermische und mechanische Finite-Elemente-Methode (FEM) (englisch: finite element analysis, FEA) beim Schmelzschweißen (siehe ISO/TR 25901:2007, 2.165) von metallischen Bauteilen und Konstruktionen. Die numerische Schweißsimulation zur rechnerischen Abbildung des Schweißprozesses (CWM) ist ein breites und wachsendes Einsatzgebiet der technischen Analyse. Diese Technische Spezifikation behandelt folgende Aspekte und Ergebnisse der CWM, mit Ausnahme der Simulation des Verfahrens an sich:

• Wärmestrom während der Analyse einer oder mehrerer Lagen;

• durch den Wärmestrom bedingte Wärmeausdehnung ;

• thermische Spannungen;

• Entstehung unelastischer Dehnungen;

• Auswirkung der Temperatur auf Werkstoffeigenschaften;

• Vorhersage der Eigenspannungsverteilungen;

• Vorhersage des Schweißverzuges. Diese Technische Spezifikation bezieht sich auf folgende physikalische Effekte, die jedoch nicht ausführlich behandelt werden:

• Physik der Wärmequelle (zum Beispiel Laser oder Lichtbogen);

• Physik des Schweißbads (und Keyhole für Hochleistungsstrahlschweißungen);

• Ausbildung und Retention von festen Phasen im Nichtgleichgewichtszustand;

• Lösung und Ausscheidung von Sekundärphasenpartikeln;

• Auswirkung des Mikrogefüges auf Werkstoffeigenschaften. Diese Technische Spezifikation wurde nicht für die Anwendung in einer spezifischen Industriebranche erstellt. CWM kann bei der Gestaltung und Bewertung einer Vielzahl von Bauteilen nützlich sein. Die Technische Spezifikation enthält ein System zur Gewichtung, das dem Anwender eine geschätzte Genauigkeit bietet. Dieses System soll Industrieorganisationen oder Firmen ermöglichen, erforderliche Niveaus der CWM für spezifische Anwendungen festzulegen. Diese Technische Spezifikation ist unabhängig von der Software und der Durchführung und somit nicht auf die FEM oder eine bestimmte Industriebranche beschränkt. Sie schafft einheitliche Rahmenbedingungen für die wesentlichen Aspekte der üblicherweise angewendeten Methoden und die Zielsetzung der CWM (einschließlich Validierung und Verifizierung für die objektive Beurteilung von Simulationsergebnissen). Außerdem bietet sie durch Darstellung und Beschreibung der für eine vollständige numerische Schweißsimulation mindestens erforderlichen Aspekte eine Einleitung in die rechnerische Abbildung des Schweißprozesses (CWM). (Die angegebenen Beispiele sollen die Anwendung dieser Technischen Spezifikation verdeutlichen; diese Beispiele können für Personen, die ihre CWM-Kompetenz erweitern wollen, hilfreich sein.)

Das Dokument wurde vom ISO/TC 44 „Welding and allied processes“ erarbeitet und später als Europäische Spezifikation identisch übernommen. Das zuständige deutsche Normungsgremium ist der DIN/DVS-Gemeinschaftsausschuss NA 092-00-29 AA „Schweißsimulation (DVS AG I 2.1)“ im DIN-Normenausschuss Schweißen und verwandte Verfahren (NAS).

Zuständiges nationales Arbeitsgremium

NA 092-00-29 AA - Schweißsimulation (DVS AG I 2.1)  

Zuständiges europäisches Arbeitsgremium

CEN/TC 121 - Schweißen und verwandte Verfahren  

Zuständiges internationales Arbeitsgremium

ISO/TC 44 - Schweißen und verwandte Verfahren