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6 Prozessmodellierung
Die ausgeführten theoretischen Betrachtungen beschreiben nur die dynamischen
Prozesskraftanteile. Die Abhängigkeiten der statischen Prozesskraftanteile
von den Schweiß- und Werkzeugparametern werden nicht abgebildet.
Bestehende Modelle (siehe Abschnitt 2.5.5) ermöglichen hier
zwar die Abschätzung dieser Kräfte und stellen einfache Regeln bereit,
sind in ihrer Anwendung jedoch oft nur eingeschränkt nutzbar.
Die dargestellten Prozesskraftgleichungen gelten für den Fall eines nicht
konturierten Pins. Wie bereits demonstriert, zeigen die Prozesskraftkomponenten
bei Verwendung eines Pins mit Gewinde, Abflachungen und
sonstigen geometrischen Merkmalen einen davon abweichenden Verlauf.
Grund hierfür sind Werkstoffflüsse, die sich den hier beschriebenen überlagern
und deren Berechnung mit den hier beschriebenen theoretischen
Betrachtungen nicht möglich ist.
In der Praxis haben Modelle für Werkzeuge mit glattem Pin jedoch nur einen
stark eingeschränkten Nutzen und eher akademischen Wert. Aufgrund der geringeren
erreichbaren Nahtqualität und kleineren Parameterfenster werden sie nur
selten eingesetzt. Aus diesem Grund wird im folgenden Abschnitt ein empirisches
Prozesskraftmodell entwickelt, das die Prozesskraftschwankungen für das
in Abbildung 5-5 gezeigte Werkzeug beschreibt. Es wird auf die Abbildung der
Wechselwirkung von Schweißprozess und Maschinenverhalten ausgelegt und
soll im weiteren Verlauf der Arbeit in Kapitel 7 seine Anwendung finden.
6.3 Empirisches Prozesskraftmodell für das Rührreibschweißen
6.3.1 Vorgehensweise zur Entwicklung eines empirischen Prozesskraftmodells
Wie bereits in Abschnitt 2.6 erläutert, werden Prozesskraftmodelle außer zur
Vorhersage von Prozesskräften auch zur Ermittlung des dynamischen Verhaltens
von Maschinen während des Fertigungsprozesses eingesetzt. Hierbei wird das
System Maschine/Prozess als rückgekoppeltes System betrachtet, das die Maschine
im Vorwärtszweig und den Fertigungsprozess im Rückwärtszweig enthält.
Die an der Maschine auftretenden Schwingungen dienen dabei als Eingangsgrößen
für das Prozesskraftmodell des Fertigungsprozesses. Verwendet werden die-
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