1 Svetskommissionen

Transkript

1 1

2 Svetsteknologi Mekanisk bearbetning Termisk sprutning Automation 2

3 Personal Professorer: Leif Karlsson, Lars-Erik Svensson Senior scientists: Isabelle Choquet, Joel Andersson, Asun Valiente, Mikael Ericsson*, Fredrik Sikström*, Ingenjör: Kjell Hurtig Doktorander vid HV: Alireza Javier, Ebrahim Harati, Andreas Segerstark, Josefine Svenungsson, Vahid Hosseini, Ana Silva*, Morgan Nielsen*, (Corinne Charles) Industridoktorander Per Lindström (DNV), Karl Fahlström (Swerea-Kimab), Joachim Steffenburg (GKN), Arbab Rehan, (Uddeholm), Maria Coll Ferrari, (Uddeholm) * Automation

4 Personal Gästprofessorer Americo Scotti (UFU, Brasilien) T. DebRoy (Penn State Univ, USA) Gästforskare (20%) Sten Wessman, Swerea-Kimab Forskningsingenjör (20%): Lars-Erik Stridh

5 Forskning Process (modellering/simulering ljusbåge och laserkälla, bågeffektivitet,) Metalldeponering Svetsbarhet (höghållfasta stål, duplex/superduplex, Nibas, aluminium)

6 Projekt processforskning Ljusbågsfysik (Alireza Javidi), med ESAB Mål : utveckla en självkonsistent modell för ljusbåge och elektrod - anpassad för svetsning - tar hänsyn till relevant fysik - uppfyller basala bevarandekrav (ström och energi)

7 Några resultat från den självkonsistenta båge-elektrod kopplingsmodellen qions -qsecondary electron emission qtotal -qback diffusion -qelectron emission Värmeflödet mot katodströmstätheten

8 Några resultat från den självkonsistenta båge elektrod - kopplingsmodellen Potentialfallet i katodskiktet mot katodströmtäthet Katodens yttemperatur mot katodströmtätheten Kopplat med den tidigare utvecklade bågmodellen i OpenFOAM ger det möjligheten att göra prediktiva beräkningar av värmen som tillförs grundmaterialet (inga numeriska parametrar som behöver justeras).

9 Projekt processforskning Lasersvetsning (Josefine Svenungsson), med GKN Önskad svets Verklig svets Bindfel Bakgrund: fett nyckelhål svetsas för att avhjälpa o- noggrannhet i både sammansättning och robotbana vid lasersvetsning Midja Nackdel: Midja och råg-problem (på rotsidan) I vissa fall porer och sprut Positiv råge

10 Mål: Utveckla och verifiera en simuleringsmodell för lasersvetsning av Alloy 718 och Haynes 282 för att studera inverkan av processparametrar för att få djupare processinsikt och på så sätt optimeringskapacitet: - Svetsgeometri som midjebredd och rot-råge samt robusthet - Porer och sprut Modell implementerad i OpenFoam, med stelning/smältning, förångning, spårning av svetssmältan och ytdeformationer från nyckelhålet Nästa steg: inkludera reflektioner av laserljuset i nyckelhålet.

11 Projekt processforskning Additiv tillverkning (Andreas Segerstark): Två system i Trollhättan Solid tråd (i huvudsak automation) Pulver (mer grundläggande undersökning i huvudsak svets) System vi köper in från annat håll Pulverbädd

12 Laser Metal Deposition wire = LMDw Bygger upp relativt små detaljer Ti eller superlegeringar

13 LMDp (pulver)

14 Värmetillförsel Frågeställningar 1. Hur låg värmetillförsel är möjlig och fortfarande ha en god kvalitet i materialet? 2. När börjar bindfel och porositet bli ett problem? Nedsmältningstal 1. Hur högt nedsmältningstal kan man ha innan man får problem? 2. Vilken brottmod får man om man ökar deponeringshastigheten extremt mycket? 3. Kan sprickor, porer och bindfel hanteras genom processparametrarna vid vilken deponeringshastighet som helst? Segregation 1. Kan man minska mängden Lavesfas genom kontroll av processparametrarna? 2. Är det möjligt att styra mängd och storlek på de härdande faserna? Temperaturhistoria 1. Vad är uppvärmnings- och svalningshastigheten? 2. Sker uppbyggnad av värme? 3. Temperaturcykling?

15 Improved CWM platform for modelling welding procedures and its effects on structural behaviour (Per Lindström) CWM = Computerised Welding Mechanics

16 50 Laser welding of Boron Steels for Light-weight vehicle applications (Karl Fahlström) XC90-7% Percentage of BIW weight V70-10% XC60-11% V XC V XC S New XC S60-17%

17 Double hat Transverse and Vertical deformation One remaining clamping pair Optical measurements Transverse distortion [mm] Background Aim Experimental Results & Discussion Conclusions Future Double hat v = 3.5 m/min v = 7.5 m/min v = 1.5 m/min Orginal width Beam length [mm] Vertical distortion [mm] Double hat v = 3.5 m/min v = 7.5 m/min v = 1.5 m/min Orginal width Beam length [mm] y x

18 Processkedjan formning svetsning värmebehandling (Joakim Steffenburg) Mål och forskningsfråga: Utveckla och validera en simuleringsmodell av en tillverkningsprocesskedja med legering 718 Hur prediktera inverkan av föregående produktionssteg in en processkedja på geometrin av en legering 718-component

19 Processkedjan formning svetsning värmebehandling (Joakim Steffenburg)

20 Projekt svetsbarhet/egenskaper Höghållfasta stål (> 700 MPa) (Ebrahim Harati) Tillsammans med Volvo Trucks och Esab, Statiska egenskaper, utmattningsegenskaper,

21 Projekt svetsbarhet/egenskaper

22 Projekt svetsbarhet/egenskaper

23 Projekt svetsbarhet/egenskaper 1300 MPa stål HFMI-behandling och kulpeening av övergång Seminarium till hösten

24 Projekt svetsbarhet/egenskaper Svetsning av duplexa och superduplexa stål (Vahid Hosseini) Deltar i några olika mindre projekt True Therm om korrelation mellan termiska cykler, struktur och egenskaper Projekt med Swerea-Kimab, Jernkontoret och några industrier om SIO Duplex

25 Projekt svetsbarhet/egenskaper Förbättring av FSW teknologier (Ana Silva) TWT metod Mätning av svetstemperaturen Temperaturstyrd FSW

26 FSW Nästa utveckling TWT metod Mätning av svetstemperaturen Är TWT-metoden kapabel att noggrant mäta temperaturen? C 1. Temperaturkalibrering 2. Applicera på olika material och fogar

27 FSW Nästa utveckling Temperaturstyrd FSW Är temperaturstyrd FSW kapabel att ge högkvalitativa svetsar? 1. FSW temperaturstyrt vs standard FSW Standard welds TWT welds 2. Svetstemperatur och T solidus relation 3. Kraft och RPM begränsar bestämning 4. Optimering av startförloppet 5. Optimering av svetsparametrar

28 Utveckling av verktygsstål (Maria Coll och Arbab Rehan)

29 Framtida projekt Additiv tillverkning Functionally Graded Materials med AM Samarbetslösningar med AM Materialfrågor vid svetsning (mycket höghållfasta stål i grövre dimensioner, aluminium, magnesium, superduplex, superlegeringar) Svetstekniken (processkunskap) 29