C. Stahlhut
C. von der Haar
P. Kallage
D. Herzog
H. Haferkamp
F. W. Bach
W. Reimche
S. Zwoch

Wirbelstromtechnik - ein neues Verfahren zur Detektion von Nullspaltfugen beim Laserstrahlschweißen

Schweissen und Schneiden
9
61
520-527
2009
Type: Zeitschriftenaufsatz (non-reviewed)
Abstract
Im vorliegenden Beitrag wird wird über die Untersuchungen zum Einsatz von Wirbelstromtechnik zur Fugenverfolgung beim Laserstrahlschweißen von Nullspaltfugen berichtet. Basierend auf den Ergebnissen von Voruntersuchungen wurden empfindliche Wirbelstrom-Differenzsensoren in T-Anordnung favorisiert, die sich aufgrund ihrer Bauform insbesondere durch ihre hohe Nachweisempfindlichkeit von Schweiß- bzw. Nullspalten bei vergleichsweise geringer Empfindlichkeit gegenüber Abstandsänderungen auszeichnen. Um den Einfluss der Sensorgeometrie auf die Ausbildung der Messeigenschaften in quantitativer Form nachweisen zu können, wurden definierte Schweißspalte mit den entwickelten Wirbelstromsensoren variierender Größe vermessen und die Wirbelstromsignale messtechnisch erfasst. Zum quantitativen Vergleich der Ergebnisse wurden die die Wirbelstrom-Prüfparameter, die Erregersignal-Aussteuerung und die Messsignal-Vorverstärkung angepasst. Das entwickelte System wurde an einem Roboter, der durch eine nicht ausreichende Positioniergenauigkeit für Laserstrahlschweißanwendungen im I-Nahtstoß gekennzeichnet ist und an einer Portalanlage geprüft. Verwendet wurde hierbei ein Nd:YAG-Laser mit einer Ausgangsleistung von maximal 4 kW und einem Faserdurchmesser von 600 Mikrometer. Das Scannersystem ist ausgerüstet mit einer Kollimierbrennweite von 100 mm und einer Fokussierbrennweite von 200 mm, wodurch sich ein Brennfleckdurchmesser von etwa 1200 mm ergibt. Die Portalanlage erreicht eine Verfahrgeschwindigkeit von maximal 10 m/min. Die mit beiden Systemen erzeugten Schweißnähte zeigen fehlerlose Nahtausbildungen, trotz gewollten und wiederholgenau eingestellten Positionierfehlem der Bauteile und der zusätzlich durch den Roboter verursachten Ungenauigkeiten.