Laser welding of advanced high strength steels

Ahmed, Essam Ahmed Ali; Reisgen, Uwe

doi:30894

Laser welding of advanced high strength steels = Laserstrahlschweißen von modernen hochfesten Stählen

Ahmed, Essam Ahmed Ali (Author)

2011

VerantwortlichkeitsangabeEssam Ahmed Ali Ahmed

ImpressumAachen : Shaker 2011

UmfangXI, 129 S. : Ill., graph. Darst.

ISBN978-3-8440-0045-0

ReiheAachener Berichte Fügetechnik ; 2011,2

Zugl.: Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2011

Genehmigende Fakultät
Fak04

Hauptberichter/Gutachter
Reisgen, Uwe (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2011-03-28

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-36248
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/64290/files/3624.pdf

Einrichtungen

Lehrstuhl und Institut für Schweißtechnik und Fügetechnik (417610)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
TRIP-Stahl (Genormte SW) ; Laserschweißen (Genormte SW) ; Härte (Genormte SW) ; Plastizität (Genormte SW) ; Zugversuch (Genormte SW) ; Schutzgas (Genormte SW) ; Finite-Elemente-Methode (Genormte SW) ; ABAQUS (Genormte SW) ; Modellieren (Genormte SW) ; Ingenieurwissenschaften (frei) ; DP Stahl (frei) ; Finite Elemente (frei) ; statistische Modellierung (frei) ; Verformbarkeit (frei) ; Erichsen-Test (frei) ; Schutzgase (frei) ; SYSWELD (frei) ; Design-Expert (frei) ; Laserstrahlschweißen (frei) ; Simulieren (frei) ; DP steel (frei) ; TRIP steel (frei) ; laser welding (frei) ; finite element (frei) ; statistical modeling (frei) ; simulation (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 620

Kurzfassung
Diese Arbeit konzentriert sich auf die Charakterisierung der CO2-Laserstrahlschweißen (LBW) der dualphasen (DP) und Restaustinit (TRIP) Stahlbleche auf experimentelle, numerische Simulation und statistische Modellierung Ansätzen. Die experimentelle Arbeit zielte darauf ab, das Schweißen induzierten Mikrostrukturen untersuchen, Härte, Zugfestigkeit und Verformbarkeit Grenze Laserschweißen Stoßfugen DP/DP-, TRIP/TRIP-und DP/TRIP- Stahlbleche unter verschiedenen Schweißgeschwindigkeiten. Die Auswirkungen von Schutzgas-Typen und Flussraten auf die Schweißbarkeit DP/TRIP Stahlbleche wurden ebenfalls untersucht. Die Simulation von Laserschweißen von DP/TRIP-Stahl Bogen durch Schweißen induzierte Temperaturverteilung, thermische Zyklen, Eigenspannungen und Verzerrungen mit Hilfe SYSWELD 2010 Software v12.0 war das zweite Ziel dieser Forschung. Auch dehnen Umformbarkeit (Erichsen-Test) simuliert wurde in diesem Schritt mit Abaqus/CAE-Software v6.9-1. Das Ziel der statistischen Modellierung wurde, vorherzusagen und zu optimieren Laserschweißen von DP/TRIP Stahlbleche in der Industrie durch Anwendung eines Drei-Faktor-Drei-Ebenen-Box-Behnken statistische Design mit voller Replikation als Design of Experiments (DoE) Konzept für die Gestaltung Experimente, mathematische Modelle zu entwickeln und zu optimieren Schweißvorgang. Laserleistung, Schweißgeschwindigkeit und Fokuslage: Dies war durch die Kontrolle ausgewählten Schweißparameter erreicht. Die experimentellen Ergebnisse zeigten, dass die CO2-LBW ein erfolgreich Schweißverfahren für Stoßverbindungsabschnitt von DP-und TRIP-Stähle Blatt ist. Die LBW von DP / TRIP Stahlbleche erfolgreich numerisch simuliert mit Hilfe der Finite Elemente (FE) Code SYSWELD bei Verwendung eines 3D-Gauß-Verteilung Wärmequelle Modell mit einer konischen Form. Es gibt gute Vereinbarungen zwischen der Experimental-und FE-Ergebnisse bei der Simulation von Stretch Formbarkeit des DP/TRIP Stahlschweißteilen bei der Verwendung von Mises nachgiebig Modell als nachgiebig Kriterium. Statistisch wurden mathematische Modelle entwickelt, um die erforderlichen Reaktionen vorhersehbar sind (mechanische Eigenschaften, Schweißnaht Geometrie und Einheit Schweißvorgang Kosten) Laserschweißen von DP/TRIP Stahlbleche. Es wurde festgestellt, dass die Schweißgeschwindigkeit die wichtigsten Parameter beim Laserstrahlschweißen von DP/TRIP Stahlblechen.

This research work focuses on characterization of CO2 laser beam welding (LBW) of dual phase (DP) and transformation induced plasticity (TRIP) steel sheets based on experimental, numerical simulation and statistical modeling approaches. The experimental work aimed to investigate the welding induced-microstructures, hardness, tensile properties and formability limit of laser welding butt joints of DP/DP, TRIP/TRIP and DP/TRIP steel sheets under different welding speeds. The effects of shielding gas types and flow rates on the weldability of DP/TRIP steel sheets were also studied. The simulation of laser welding of DP/TRIP steel sheets through welding induced-temperature field, thermal cycles, residual stresses and distortions using Sysweld 2010 software v12.0 was the second goal of this research. Also stretch formability (Erichsen test) was simulated in this step using Abaqus/CAE software v6.9-1. The aim of statistical modeling was to predict and optimize laser welding of DP/TRIP steel sheets in industry through applying a three-factor-three-level Box-Behnken statistical design with full replication as a design of experiment (DoE) approach to design the experiments, develop mathematical models and optimize the welding operation. This was achieved by controlling selected welding parameters: laser power, welding speed and focus position. The experimental results showed that the CO2 LBW is a successfully welding process for butt joining of DP and TRIP steels sheets. The LBW of DP/TRIP steel sheets is successfully numerically simulated using the finite element (FE) code SYSWELD when using a 3D Gaussian distribution heat source model with a conical shape. There are good agreements between the experimental- and FE- results during simulation of stretch formability of DP/TRIP steel weldments when using von Mises yielding model as yielding criterion. Statistically, mathematical models were developed to predict the required responses (mechanical properties, weld bead geometry and unit welding operation cost) of laser welding of DP/TRIP steel sheets. It was found that the welding speed is the most significant parameter during laser welding of DP/TRIP steel sheets.

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