Simulation of defect formation during friction stir welding of aluminum and copper

Dieser Artikel geht auf den komplizierten Prozess des Reibungsrührschweißens (FSW) von Aluminium und Kupfer ein und beleuchtet die Herausforderungen und Lösungen bei der Vorhersage der Defektbildung. Die Studie verwendet die gekoppelte Eulerian-Lagrangian-Methode (CEL), um den FSW-Prozess zu simulieren, wobei der Schwerpunkt auf Wärmeerzeugung, Materialfluss und der Bildung von Oberflächen- und Innendefekten liegt. Das Johnson-Cook-Plastizitätsmodell wird verwendet, um plastische Verformungen und Defektbildung vorherzusagen, und liefert eine detaillierte Analyse der thermomechanischen Reaktionen während des Schweißens. Die Forschungsergebnisse bestätigen die Simulationsergebnisse durch experimentelle Daten und zeigen die Genauigkeit des CEL-Modells bei der Vorhersage von Defektgrößen und -formen. Zu den wichtigsten Erkenntnissen zählen die Auswirkungen von Schweißparametern wie Werkzeugdrehzahl und Translationsgeschwindigkeit auf die Fehlerbildung, wobei niedrigere Schweißraten zu weniger Fehlern und kleineren Hohlräumen führen. Der Artikel untersucht auch die Entstehung von Blitz- und Tunneldefekten und bietet Einblicke in die Mechanismen hinter diesen Phänomenen und ihre Korrelation mit Schweißparametern. Die Studie schließt mit einem validierten Modell ab, das das Vorhandensein und die Verteilung von Fehlern in FSW-Verbindungen vorhersagen kann, was ein wertvolles Werkzeug zur Optimierung von Schweißprozessen und zur Verbesserung der Schweißqualität darstellt.