Sie wollen auch ein ePaper? Erhöhen Sie die Reichweite Ihrer Titel.
YUMPU macht aus Druck-PDFs automatisch weboptimierte ePaper, die Google liebt.
Seite 9 des Schlussberichts zu IGF-Vorhaben 21.887 N<br />
Stand Wissenschaft und Technik<br />
Im Folgenden wird ein Überblick über den Stand der Technik und die aktuellen Erkenntnisse und<br />
Probleme, die sich bei der Prozessüberwachung von EBW ergeben, beschrieben.<br />
Das Inline-Monitoring von Schweißprozessen ist seit Jahren Stand der Technik. Bei verschiedenen<br />
Lichtbogenschweißverfahren kann über die elektrischen Ströme und Spannungen ein direkter<br />
Zusammenhang zum Prozess (z. B. Kurzschluss, Tropfenablösung) hergestellt werden [5].<br />
Auch optische Methoden mittels Kameras o.ä. können aufgrund der großen Schweißzone relativ<br />
einfach Auffälligkeiten im Lichtbogen oder in der Schmelze erkennen. [6, 7]. Allerdings ist die<br />
Inline-Prüfung von Strahlschweißprozessen deutlich schwieriger, da die elektrischen Parameter<br />
im Strahlgenerator nur einen indirekten Zusammenhang mit dem Prozess zulassen. Darüber hinaus<br />
sind die resultierenden Schmelzbäder deutlich kleiner und tiefer [8–10], der Energieeintrag<br />
ist viel gezielter [8] und auch die Abkühlraten sind deutlich höher [9, 11–13]. Die Überwachung<br />
eines Strahlschweißprozesses geht daher in der Regel mit der Erfassung von Prozessemissionen<br />
einher, die vom Prozess selbst ausgehen [14]. Darüber hinaus können typische Methoden der<br />
nachgeschalteten zerstörungsfreien Prüfung, wie beispielsweise die Durchstrahlungsprüfung, in<br />
der Regel nicht während eines Schweißprozesses in der Industrie durchgeführt werden [15].<br />
Grundsätzlich emittieren Schweißprozesse verschiedene Emissionen in Form von Schallwellen,<br />
elektromagnetischen Wellen und Partikeln, wobei sowohl die akustischen als auch die elektromagnetischen<br />
Emissionen zur Erkennung von Prozessereignissen genutzt werden können [8, 14,<br />
16]. Darüber hinaus kann die Abbildung der Werkstückoberfläche mittels rückgestreuter Elektronen<br />
(oft als elektronenoptischer Einblick oder ELO-Überwachung bezeichnet) zur Erkennung<br />
oberflächlicher Risse [17] oder anderer Inhomogenitäten genutzt werden. Das Signal einer oft<br />
eingebauten CCD-Kamera kann auch zur Erkennung von Schweißfehlern genutzt werden, z.B.<br />
Risse, obwohl Kontrast und Auflösung solcher Kamerabilder oft schlechter sind als die des elektronenoptischen<br />
Bildes. Darüber hinaus handelt es sich bei diesen Prozessen bis auf die Überwachung<br />
der Anlagenparameter nicht um echte Inline-Prozesse, da zur Erkennung von oberflächlichen<br />
Fehlern ein dem eigentlichen Prozess nachgeschaltetes Abbild der Nahtoberfläche erforderlich<br />
ist. Eine Ausnahme hiervon bildet das sogenannte „ELO-Online“, bei dem der Elektronenstrahl<br />
durch schnelle Strahlablenkung für einige Millisekunden die Schweißnaht verlässt, um ein<br />
Bild der Schweißnaht mit ihrer Umgebung aufzunehmen [18].<br />
Auch wenn der Elektronenstrahl im Vergleich zur Schweißzeit für die Bildgebung nur für einen<br />
sehr kurzen Zeitraum die Schweißnaht verlässt, kann eine Rückwirkung auf den Prozess nicht<br />
ausgeschlossen werden. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die entstehenden Röntgenstrahlen<br />
zur Prozessüberwachung zu nutzen. Ähnlich wie bei den rückgestreuten Elektronen lassen<br />
sich durch die Auswertung der Strahlungsintensität Rückschlüsse auf die Fokuslage im Prozess<br />
bzw. die Position des Strahls relativ zur Schweißnaht ziehen [19].