Wirbelstromsensortechnik als Nahtverfolgungssystem zum Laserstrahlfugen von Blechen im Stumpfstoss mit technischem Nullspalt

摘要

Berichtet wird uber Untersuchungen zum Einsatz von Wirbelstromtechnik zur Nahtverfolgung beim Laserstrahlschweissen von Nullspaltfugen. Hierbei wurde die Entwicklung eines Sensortyps und der Aufbau eines Bearbeitungskopfes zum Laserstrahlschweissen durchgefuhrt. Nullspaltfugen sind mit konventionellen Verfahren nicht mehr detektierbar. Die hohe Strahlqualitat der neuen Laserstrahlquellen und die damit einhergehenden geringen Fokusdurchmesser erfordern den Einsatz von taktilen oder optischen Nahtfindungssystemen. Da mit Hilfe dieser Systeme die Qualitat der erzeugten Schweissnaht erheblich verbessert werden kann, gelten sie heute als Stand der Technik in der Automobil- und Zulieferindustrie. Im Gegensatz zu Stumpfstossen mit Materialdickensprung oder Uberlappstossen verfugt der Nullspalt per Definition uber kein geometrisches Merkmal, an dem sich ein optisches oder taktiles Nahtfuhrungssystem ausrichten kann. Es bedarf also einer aufwendigen Spanntechnik und einer zeitintensiven Programmierung der Schweissbahn an der Laserstrahlschweissanlage. Um fur diesen Einsatz eine geeignete Sensorik bereitzustellen, wurde eine Wirbelstromsensortechnik am Institut fur Werkstoffkunde der Leibniz Universitat Hannover entwickelt, welche in Zusammenarbeit mit dem Laser Zentrum Hannover e.V. zur Nahtverfolgung beim Laserstrahlschweissen eingesetzt wurde. Hinsichtlich der Prufaufgabe, einer Positionsfindung beim Nullspaltschweissen, wurde eine geeignete Wirbelstromtechnik entwickelt. Dabei werden Unsymmetrien in der Wirbelstromverteilung und dem Sekundarfeld des Prufkorpers gegenuber der Sensorposition, bedingt durch den Spalt zwischen den beiden Werkstuckpartnern, mit einer Messspule empfindlich aufgenommen und Storeffekte weitgehend unterdruckt. Diese Technik wird auch zur zerstorungsfreien Fehlerprufung von Bauteilen verwendet. Das detektierte Signal wird mittels einer geeigneten Software aufbereitet und von einer ubergeordneten Steuerung verarbeitet. Diese Steuerung sorgt fur eine Nachfuhrung des Sensors uber der Spaltmitte und generiert die Anpassung der Bahnkoordinaten mittels Scannersystem.