Messung akustischer Kenngrößen zur Qualitätssicherung bei Schweißprozessen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
In der Praxis basieren bisherige Methoden zur Prozessüberwachung und Qualitätssicherung beim automatisierten Schweißen auf der Analyse der Strom- und Spannungsverläufe während des Schweißprozesses. Im Rahmen des Projektes konnte gezeigt werden, dass sich Parameter aus dem Bereich der Elektroakustik als zusätzliche Quelle von Informationen über den Zustand des Prozesses eignen. Diese wurden hierbei nicht durch direkte Analyse der Prozessgeräusche ermittelt, sondern durch die Verwendung des Schweißprozesses als Tonerzeugungssystem, bestehend aus der Schweißstromquelle als Signalerzeuger und des Lichtbogens als Schallwandler. Hierbei wird ein in die Schweißstromquelle eingekoppeltes sinusförmiges Signal vom Lichtbogen wiedergegeben. Da der Schweißprozess als nichtlineares Übertragungssystem anzusehen ist, entstehen hierbei zwangsläufig Verzerrungen, die sich beispielsweise in den hier untersuchten Parametern SINAD und Klirrfaktor quantifizieren lassen, welche sich während der Versuche am deutlichsten als robust und reproduzierbar erwiesen haben. In ersten Versuchen mit dem WIG-Schweißprozess zeigte sich, dass sich die verwendeten Schweißstromquellen für den WIG-Schweißprozess kaum für die Einkopplung der gewünschten Signale eignen und somit keine konsistenten Ergebnisse zu erzielen waren. Der MSG-Schweißprozess ermöglichte hingegen die Einkopplung von Signalen, deren Frequenz weit im für Menschen nicht hörbaren Bereich lag. Es zeigten sich hier eindeutige und reproduzierbare Zusammenhänge zwischen der Länge des Lichtbogens und den untersuchten elektroakustischen Parametern, die nicht nur eine Detektion der relativen sondern auch der absoluten Lichtbogenlänge ermöglichen. Für die Übertragung der gewonnenen Erkenntnisse in die Praxis ist eine Zusammenarbeit mit Schweißgeräteherstellern erforderlich, um eine Einkopplung von externen Signalen in die Schweißstromquellen zu ermöglichen und eine Erweiterung der Software für die Detektion der Lichtbogenlänge mittels Mikrofon realisieren zu können.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Acquisition of process irregularities by means of acoustic distortion parameters during GMA-welding processes, The Paton Welding Journal, July 2013, p.39-p.43, ISSN 0957-798X
Reisgen, U., de Vries, J.
