FE Simulation of the Flame Straightening Process on Shipbuilding Aluminum Structures Made of EN AW-5083
-
A. Konstanz
,
A. Gericke
Abstract
The use of aluminum alloys is becoming increasingly important, particularly in special shipbuilding, where the low density and high corrosion resistance of the materials offer decisive advantages. In practice, however, there are considerable technical challenges. Compared to steel, the use of aluminum alloys implies a significantly greater welding-related distortion of the structure. This distortion must then be reduced using costly and time-consuming processes. The most commonly used process for this is the acetylene-oxygen flame straightening process. However, the knowledge and skills of experienced flame straighteners are largely subjective, which limits the possibility of a general process characterization. In order to make the process accessible to inexperienced prospective flame straighteners, the idea was born to systematize the process and work out promising straightening strategies in advance. This simulation-based approach not only reduces the probability of wrong decisions during the process, but also creates a basis for making the process more efficient and easier to plan. It is shown how the FE method can be used to optimize a straightening strategy in order to reduce distortion on larger assemblies. A series of experimental investigations help to validate the virtual simulation model.
Kurzfassung
Der Einsatz von Aluminiumlegierungen gewinnt vor allem im Sonderschiffbau zunehmend an Bedeutung, wo die geringe Dichte und hohe Korrosionsbeständigkeit der Werkstoffe entscheidende Vorteile bieten. Die Praxis steht jedoch vor erheblichen technischen Herausforderungen. Der Einsatz von Aluminiumlegierungen impliziert im Vergleich zu Stahl einen deutlich stärkeren schweißbedingten Verzug der Struktur. Dieser Verzug muss anschließend durch kosten- und zeitaufwendige Prozesse reduziert werden. Das hierfür am häufigsten eingesetzte Verfahren ist das Acetylen-Sauerstoff-Flammrichtverfahren. Die Kenntnisse und Fähigkeiten erfahrenerer Flammrichtender sind jedoch überwiegend subjektiv, was die Möglichkeit einer allgemeinen Prozesscharakterisierung einschränkt. Um das Verfahren auch unerfahrenen angehenden Flammrichtenden zugänglich zu machen, ist die Idee entstanden, das Verfahren zu systematisieren und erfolgsversprechende Richtstrategien bereits im Vorfeld auszuarbeiten. Diese simulationsgestützte Vorgehensweise reduziert nicht nur die Wahrscheinlichkeit von Fehlentscheidungen während des Prozesses, sondern schafft auch eine Grundlage, um das Verfahren effizienter und planbarer zu gestalten. Es wird gezeigt, wie die FE-Methode zur Optimierung einer Richtstrategie eingesetzt werden kann, um den Verzug an größeren Baugruppen zu reduzieren. Eine Reihe experimenteller Untersuchungen verhilft bei der Validierung des virtuellen Simulationsmodells.
Funding information & acknowledgements
The IGF project 01IF22120 N “SpectroStraight” of the Forschungsvereinigung Schiffbau und Meerestechnik e. V. (FSM) was funded by the Federal Ministry for Economic Affairs and Energy (BMWE) via the DLR Project Management Agency as part of the program for the promotion of joint industrial research (IGF) on the basis of a resolution of the German Bundestag. The project was carried out by the Fraunhofer IGP, Rostock, and the INP-Greifswald. Special thanks go to the industrial partners of the project committee for their support of the research project and for providing welded micro-panels.
Förderhinweise & Danksagung
Das IGF-Vorhaben 01IF22120 N „SpectroStraight“ der Forschungsvereinigung Schiffbau und Meerestechnik e. V. (FSM) wurde über den DLR-Projektträger im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWE) aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert. Das Projekt wurde vom Fraunhofer IGP, Rostock, und dem INP-Greifswald durchgeführt. Ein besonderer Dank gilt den Industriepartnern des projektbegleitenden Ausschusses für die Unterstützung des Forschungsvorhabens und für die Bereitstellung geschweißter Mikropaneele.
References
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