Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Prozesssicheres Schweißen von technisch beschichteten Blechen bei Änderung der Beschichtungseigenschaften

Ziel des Forschungsvorhabens ist die Analyse der Einflüsse der Beschichtung auf die physikalischen Mechanismen beim MSG-Schweißen. Dies soll durch den Einsatz von optischen und spektroskopischen Beobachtungsmethoden von Lichtbogen und Schmelzbad erfolgen. Gleichzeitig sollen in den transienten Strom-/Spannungsverläufen durch eine Zeitreihenanalyse charakteristische Muster detektiert werden, welche mit den physikalischen Abläufen im Lichtbogen und Schmelzbad korrelieren. Die Untersuchungen sollen im ersten Schritt an Blechen mit einer Fertigungsbeschichtung durchgeführt werden. Als Ergebnis dieser Untersuchungen soll Prozessverständnis hinsichtlich der generellen Wirkzusammenhänge zur Verfügung gestellt werden.

Im Fokus weiterer Arbeiten stehen Untersuchungen zur Problematik der Änderung der Schichteigenschaften, da diese beim MSG-Schweißen Prozessinstabilitäten hervorrufen. Auch hier gilt es in den elektrischen transienten Signalen charakteristische Muster zu detektieren, die mit den physikalischen Abläufen im Lichtbogen und Schmelzbad korrelieren. Diese Muster sollen Hinweise für die Schweißgerätehersteller zur Verfügung stellen, wie eine Detektion von Schichtunregelmäßigkeiten in den transienten Signalverläufen möglich ist um darauf basierend über die Regelung eine Adaption der Prozessparameter in der Schweißstromquelle durchzuführen.

Auf der Basis der Erkenntnisse ist anschließend eine Übertragung der Vorgehensweise auf eine andere Beschichtung vorgesehen. Hierbei kann es sich um eine organische Beschichtung oder um Beschichtungssysteme aus einer Kombination von feuerverzinkter und organischer Beschichtung handeln.

Für kmU-Anwender sollen Hinweise für die Wahl der Maschinenstellgrößen sowie auch für die Anforderungen an die Beschichtung erarbeitet werden. Die Detektion der charakteristischen Muster in den transienten Daten soll vor allem die Prozessentwicklung bei den Schweißgeräteherstellern unterstützen.

Ergebniszusammenfassung:

In dem Forschungsprojekt wurden physikalische und technologische Einflussfaktoren auf die Schweißeigenschaften durch technische Beschichtungen untersucht. Hieraus wurden Methoden zur Messung der Prozessqualität abgeleitet, die auf elektrischen und optischen Signalen beruhen.

Insbesondere die Nutzung von Photodioden mit spektral selektivem Filter konnte zur Erkennung von Bereichen mit variierenden Schichteigenschaften bei verzinkten Blechen erfolgreich eingesetzt werden.

Weiterhin stellt der Einsatz von überschweißbaren Fertigungsbeschichtungen hohe Anforderungen an die Prozessparameterierung, die zu Porosität führen kann. Hier wurde als maßgebliche Methode die Qualifizierung des eingesetzten Schichtsystems vor der Anwendung abgeleitet.