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A study of the heat transfer mechanism in resistance spot welding of aluminum alloys AA5182 and AA6014

Piott, Michael und Werber, Alexandra und Schleuss, Leander und Doynov, Nikolay und Ossenbrink, Ralf und Michailov, Vesselin G. (2020) A study of the heat transfer mechanism in resistance spot welding of aluminum alloys AA5182 and AA6014. International Journal of Advanced Manufacturing Technology (111), Seiten 263-271. Springer Nature. doi: 10.1007/s00170-020-05650-x. ISSN 0268-3768.

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Kurzfassung

This work investigates heat transfer mechanism of aluminum resistance spot welding process. The main target is to determine thermal contact conductance and heat transfer coefficients for natural convection and thermal radiation at ambient air and forced convection inside the water-cooled electrodes. For this purpose, the heat transfer of hot sheets in a welding gun for aluminum alloys AA5182 and AA6014 is analyzed experimentally and numerically. The transient temperature field is measured by several thermocouples in a simplified experimental setup. Subsequent thermal-mechanical coupled finite element simulations of the experiments were used to calibrate the heat transfer coefficients. The heat transfer coefficient for natural convection and thermal radiation to ambient air is 13 W m2 K and the heat transfer coefficient for forced convection of electrode water-cooling is 25,000 W m2 K. The results indicate that the thermal contact conductance can be assumed ideal for welding process. Additionally, the finite element model is validated by the measured and calculated dissipated heat due to forced convection. Finally, a sensitivity analysis is performed to compare the influence of maximum and minimum heat transfer coefficients of forced convection (water-cooling) on transient temperature field and dissipated heat of sample AA5182.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/139542/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:A study of the heat transfer mechanism in resistance spot welding of aluminum alloys AA5182 and AA6014
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Piott, MichaelMercedes-Benz AG, Sindelfingen, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Werber, AlexandraMercedes-Benz AG, Sindelfingen, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schleuss, LeanderLeander.Schleuss (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Doynov, NikolayDepartment of Joining and Welding Technology, Brandenburg University of Technology (BTU) Cottbus-SenftenbergNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ossenbrink, RalfDepartment of Joining and Welding Technology, Brandenburg University of Technology (BTU) Cottbus-SenftenbergNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Michailov, Vesselin G.Department of Joining and Welding Technology, Brandenburg University of Technology (BTU) Cottbus-SenftenbergNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:25 September 2020
Erschienen in:International Journal of Advanced Manufacturing Technology
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1007/s00170-020-05650-x
Seitenbereich:Seiten 263-271
Verlag:Springer Nature
Name der Reihe:Springer Nature
ISSN:0268-3768
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Aluminum resistance spot welding, Heat transfer, FE simulation, Thermal contact conductance Electrode water-cooling
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Energieeffizienz, Materialien und Ressourcen
HGF - Programmthema:keine Zuordnung
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E SP - Energiespeicher
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Dekarbonisierte Industrieprozesse (alt)
Standort: Cottbus
Institute & Einrichtungen:Institut für CO2-arme Industrieprozesse
Hinterlegt von: Klinkmüller, Maike
Hinterlegt am:04 Jan 2021 10:50
Letzte Änderung:19 Feb 2021 13:24

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