Verifizierung und Bewertung eines thermischen Simulationsmodells des Rührreibschweißprozesses

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Die steigende Nachfrage nach Leichtbaukonzepten erfordert nicht nur angepasste Konstruktionen und den Einsatz von Werkstoffen mit geringer Dichte und hoher Festigkeit, sondern auch optimierte Fertigungsstrategien. Fügetechnologien, insbesondere Schweißverfahren, bieten hier durch die Vielzahl verarbeitbarer Materialien großes Potenzial. Das Rührreibschweißen, 1991 patentiert, findet zunehmend Anwendung in der Industrie. Mit seinen prozessspezifischen Temperaturen unterhalb der Solidustemperatur und der Möglichkeit, schwer schweißbare Materialien zu verbinden, bietet es erhebliche Vorteile gegenüber konventionellen Schmelzschweißverfahren. Dennoch stehen die Nutzung dieser Vorteile und das Verständnis aller Prozessmechanismen noch am Anfang, was zu hohen Entwicklungs- und Qualifizierungszeiten führt. Ein Ansatz zur Verkürzung dieser Zeiten ist die Erstellung eines Simulationsmodells, das in geeigneter Software umgesetzt wird. Diese Arbeit fokussiert sich auf die Entwicklung eines physikalisch-mathematischen Modells zur thermischen Simulation des Rührreibschweißprozesses. Die berechneten Prozessantwortgrößen sollen eine erste Einschätzung der Nahtqualität und -charakteristika bei gegebenen Schweißparametern ermöglichen. Zudem können die Ergebnisse der thermischen Simulation in nachfolgende thermo-mechanische Simulationen einfließen.