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Das_Ende_Das_Diplom



Wärme_in_einer_Schweißpunktlinse


Was beinhaltet eine Diplomarbeit?

Die Zusammenfassung des aktuellen Wissens eines Anwendungsgebietes!

Mir selbst war das ein bisschen zu wenig. Zum Glück gab es einen Professor Mit Bedauern vernahm ich den viel zu frühen Tod meines Professors Herrn E. Pfütze an meiner FH, welcher ein Thema mir zur Verfügung stellte, das auch neue Erkenntnisse abverlangte.



Thema meiner Diplomarbeit ist:

  • Untersuchung der Veränderung des Schweißstromes beim Schweißen großer Längen
  • Erarbeitung von Lösungsvorschlägen zur Stromkonstanthaltung
  • Erarbeitung von Lösungsvorschlägen zur Minimierung der Wärmeentwicklung außerhalb der Schweißstelle


In den ersten Abschnitten wird das zu verschweißende Blech als Widerstandsnetzwerk modeliert, um daraus einige Schlussfolgerungen zu ziehen.

So wird definiert:

Formel_1
Effektiver Widerstand im Bereich des verschweißten Bleches (2D- Betrachtungen)
Formel_2
Effektiver Widerstand im Bereich des unverschweißten Bleches (2D- Betrachtungen)
Formel_3
Verhältnis zwischen Kontakt- und Stoffwiderstand. Der intrinsische Wert wird mit "1" festgelegt.
Formel_4
Ein Korrekturfaktor in Abhängigkeit vom Verhältnis der effektiven Widerstände. Der intrinsische Wert wird mit "1,366..." festgelegt.



Nachfolgend wird sich mit der Stromflussänderung während des Schweißvorganges beschäftigt. Der Korrekturfaktor wird modifiziert.

Formel_5
Ein Korrekturfaktor nun nur noch vom Verhältnis von Kontakt- und Stoffwiderstand abhängig. Der intrinsische Wert wird mit "0" festgelegt.
Formel_6
Der Korrekturfaktor in seinem Maxima. Der Wert wird mit "0,366..." festgelegt.



Die 2D- Überlegungen (das Blech besitzt eine vernachlässigbare Breite) werden in das Räumliche übertragen (das Blech besitzt eben keine vernachlässigbare Breite). Der Korrekturfaktor wird weiter modifiziert:


Formel_7
Der Korrekturfaktor wird mit einem Raumfaktor belegt.
Formel_8
Der Raumfaktor größer 1. Er multipliziert den Bereich des unverschweißten Bleches.



Mit der Belegung eines Raumfaktores verändert sich der Korrekturfaktor weiter.

Formel_9
Der intrinsische Wert des endgültigen Korrekturfaktors wird mit "0,232..." belegt.
Formel_10
Der maximale Wert bleibt gleich mit "0,366...".

Damit sind die Betrachtungen auf der Stromflussseite beendet.



Da bei konstanter Spannung eine umgesetzte Leistung in Wärme proportional der Stromstärke ist, kann die Wärmebilanz in der Schweißnaht modeliert werden.

Von besonderer Bedeutung sind:

Formel_11
Die Punktleistung - 2D in einer Naht.
Formel_12
Die Streckenleistung - 2D in einer Naht.
Formel_13
Der Koeffizient beeinflusst die Leistungen. Er ist immer kleiner, gleich als sein intrinsischer Wert von "3,732..." jedoch größer "1". Für eine Verlustminimierung (also auch der Wärme) muss dieser Wert möglichst groß sein.

Diese Betrachtungen beziehen sich vorerst im 2D - Bereich.



Mittels Koordinatentransformation geht es in die 3D- Sphäre. Jedoch besitzt dies alles nur einen Informationswert (daher im Anhang).

3DLeistung_1
Das Modell der umgesetzten Leistung in einem Schweißpunkt. Das entspricht proportional der Wärme in dieser.
3DLeistung_2
Die Streckenleistung - der Leistungstopf, in dem die umgesetzte Leistung/ Wärme eingeschlossen ist.



Aus der Leistung wird die Verteilungsfunktion F*(n) extrahiert und mit der von Professor Gerhard Wunsch F(n) verglichen. In F(n) wird die Induktivität des Bleches berücksichtigt.

Formel_14
Die Verteilungsfunktion nach G. Wunsch.
Formel_15
Die Verteilungsfunktion der  Punktleistung - 2D in einer Naht.



Die Impedanzverluste beim Rollennahtschweissen sind ein nicht vernachlässigbarer betriebswirtschaftlicher Aspekt. Um induktive "Abwärme" berrschbar zu gestalten, ist die Stromänderung in einer betrachteten Zeiteinheit Schlüssel zur Optimierung.

Formel_16
Das Optimierungskriterium gegen induktive Verluste. 



Bleibt zu klären, ob es möglich ist ein einfaches Modell zu schaffen, mit dem der Ort größter Impedanzverluste abschätzbar wird.

Verteilungsfunktion_Impedanzverluste
Ein Ort größter Impedanzverluste um ein Schweisspunkt über zwei korrelierende Modelle ermittelt.



Leistungstopf_einer_Schweißlinse


Stand: 13. März 2017


 
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