Induktive Wärme spart Energie, ist sauberer und besser automatisierbar

Induktive Wärme spart Energie, ist sauberer und besser automatisierbar

TIME, das Technologie-Institut für Metall und Engineering, hat sein Simulationsangebot rund um die moderne Schweißtechnik in einem aktuellen von EU und Land geförderten Projekt um die induktive Erwärmung erweitert. Als Ergebnis der elektromagnetischen Simulationen und Validierungsversuche hat das Expertenteam aus Wissen unter anderem eine äquivalente Wärmequelle entwickelt, mit der Simulationen zukünftig schneller durchgeführt werden können.

Moderne Stahlwerkstoffe müssen häufig vor dem Schweißen vorgewärmt werden, damit ihre Schweißbarkeit gewährleistet werden kann. Andererseits müssen viele geschweißte Bauteile nach dem Schweißen wärmebehandelt und gerichtet werden. Die Erwärmung von Schweißbauteilen mittels Induktion gilt dafür im Vergleich zur herkömmlichen Autogentechnik als geeignete Alternative. Denn die Vorteile des Verfahrens liegen in der schnellen und örtlich begrenzten Erwärmung des Werkstücks sowie in flammfreien, risikoarmen sowie sauberen Arbeitsabläufen und der Energieeinsparung.

Um die induktive Wärmewirkung besser abschätzen und das Prozessverständnis erhöhen zu können, verwendet TIME gekoppelte elektromagnetische und thermische Simulationen. Die Wechselwirkungen der elektrischen und magnetischen Felder sind dabei entscheidend für die Ausbildung der Leistungsdichten und die daraus resultierenden Temperaturen im Werkstück. Mithilfe von äquivalenten Wärmequellen in Kombination mit Validierungsversuchen und Werkstoffsimulationen konnten die TIME-Experten den Berechnungsaufwand gegenüber gekoppelten Simulationen deutlich beschleunigen. Dank dieser Simulationen können schweißtechnische Unternehmen kostenintensive Versuchsaufbauten reduzieren, dabei weniger Material verbrauchen und schneller zum Ziel kommen. Insgesamt ist der Aufwand transparenter plan- und gestaltbar.

Ressourceneinsparung durch Digitalisierung der Fertigung

Im Rahmen des Projekts SindE (die Abkürzung steht für: Simulation des induktiven Erwärmens) wurden sowohl Erwärmungsversuche mit einem Induktionsheizgerät, welches von der Fa. Technolit zur Verfügung gestellt wurde, als auch eine Vielzahl an Simulationen durchgeführt. Diese umfassten sowohl Werkstoffsimulationen mit der Software „JMatPro General Steels“ zur Ermittlung von temperaturabhängigen Werkstoffkennwerten als auch elektromagnetisch-thermisch gekoppelte Simulationen zur näherungsweisen Berechnung von Leistungsdichten, Temperaturfeldern und Wärmeströmen. Gestützt wurden die simulativen Untersuchungen durch die zeitabhängige Messung von elektrischen Prozessgrößen und Temperaturen in Erwärmungsversuchen.