Vorbearbeitung:
- Fugen-/Spaltposition
- TCP/Strahlposition
Während der Bearbeitung:
- Schweiß-/Schmelztiefe
- Fugenbreite
- Löcher
- Materialverlust
- Strahlposition
- Porosität
- Vorsprünge
Nachbearbeitung:
- Löcher/Krater (Poren)
- Risse
- Unzureichende Füllung
- Kerben
Ziel dieses Artikels ist es, die verfügbaren Echtzeit-Überwachungsmethoden für die Laserschweißsteuerung zu erläutern und zu veranschaulichen.
Schweißnahtinspektion und -überwachung sind in jeder Fertigungsphase von grundlegender Bedeutung, da sie eine Echtzeit-Kontrolle einzelner Schweißdurchgänge hinsichtlich Aspekten wie beispielsweise folgenden ermöglichen:
- Bestehende Toleranzen in allen Prozessen (Bearbeitung, Material, Werkzeuge, Maschinentoleranzen usw.) ausgleichen,
- die Entstehung fehlerhafter Schweißnähte (Ausschuss) vermeiden,
- die Produktion optimieren und die Qualität gewährleisten,
- den gesamten Prozess zu dokumentieren und Daten in einer Datenbank zu speichern.
Überwachung eines Laserschweißprozesses
Durch die Online-Steuerung des Prozesses ist die Kontrolle vor, während und nach dem Prozess möglich.
Vorprozessüberwachung (PRECITEC Laser Path Finder):
Vorprozessüberwachungssysteme gewährleisten eine präzise Laserpositionierung und kompensieren Maßtoleranzen sowohl bei der Positionierung als auch an den Werkstücken. Dies wird durch die Bestimmung der Nahtposition und die gleichzeitige Repositionierung des Schweißkopfes mithilfe eines integrierten Motors erreicht. Dieser gesamte Prozess läuft während des Schweißens bei Geschwindigkeiten von über 8 m/min kontinuierlich ab.
Dies geschieht, indem ein Strahl auf die zu bearbeitende Oberfläche projiziert wird, sodass eine Kamera die Reflexion dieses Strahls analysiert und das Bild an einen Prozessor überträgt, wodurch ein 3D-Bild entsteht.
Der Sensor berechnet die notwendige Position sowie die Bewegung des Schweißkopfes und die Parameter, die für die Justierung des Bewegungssystems erforderlich sind.
Prozessüberwachung (PRECITEC Laserschweißmonitor):
Zur Überwachung des Laserschweißprozesses wird ein Gerät eingesetzt, das die Echtzeitanalyse der durch die Wechselwirkung zwischen Laserstrahl und Werkstück erzeugten Strahlung ermöglicht. Durch die Analyse spezifischer Prozessparameter (Temperatur, Plasma, Reflexionen) lassen sich Defekte wie Porosität, Materialmangel, Leistungsverlust, Fokusabweichungen usw. erkennen.
Der Laserschweißmonitor ist ein komplettes Überwachungssystem, das die von Fotodioden und kamerabasierten Detektoren erfassten Signale verarbeitet.
Die ermittelten Parameter werden im Computer aufgezeichnet und mit Referenzdaten verglichen, um festzustellen, ob sie innerhalb der als korrekt definierten Grenzen liegen. Die Dokumentation erfolgt in Echtzeit.
Nachbearbeitungsüberwachung (PRECITEC Nahtgeometrie-Monitor):
Integriert in den Schweißprozess, ermöglicht dieses System die Echtzeitmessung und -analyse der Oberflächengeometrie der Schweißnaht sowie die Erkennung von Unregelmäßigkeiten wie Porosität und anderen Defekten. Dabei wird ein Lichtstrahl ausgesendet und dessen Reflexion nach dem Auftreffen auf das Werkstück analysiert. Die Genauigkeit des Verfahrens hängt primär von der Kameraauflösung, dem zu analysierenden Bereich und der erforderlichen Geschwindigkeit ab.
Diese Echtzeit-Schweißnahtinspektion ist nicht nur für das Laserschweißen, sondern auch für das MIG/MAG-Schweißen, das WIG-Schweißen, das Hartlöten oder das Kleben anwendbar.
ROFIN ist ein weltweit führender Anbieter von Industrielasern und laserbasierten Produkten für die Materialbearbeitung.
PRECITEC ist führend in der Entwicklung und Herstellung von Laserprozessköpfen und Prozessüberwachungssystemen.
Autor:
Artikel bereitgestellt von Rofin-Bassel Espala, SL.
