DiaTherm – Thermografische Prüfung von Widerstandspunktschweißungen

Widerstandspunkt und Thermografisches Meßergebnis FOSTA

Neben der Überwachung der Schweißprozessparameter kommt regelmäßig nur eine zeitraubende und fehlerbehaftete zerstörende Werkstattprüfung zum Einsatz. Eine zerstörungsfreie Prüfung (ZfP), bei welcher das Werkstück nach der Prüfung weiterverwendet werden kann, wird bislang praktisch nur in Form der manuellen Ultraschall-Prüfung durchgeführt. Leistungsfähige thermografische Prüfverfahren bieten ein erhebliches Potenzial, auch für die Qualitätssicherung von Schweißverbindungen eingesetzt zu werden.

An der Bundesanstalt für Materialforschung und –prüfung (BAM) wurde daher zwischen 2013 und 2015 das Forschungsprojekt DiaTherm durchgeführt, in welchem ein robustes thermografisches Prüfverfahren für Widerstandspunktschweißungen entwickelt werden konnte, welches zerstörungsfrei und berührungslos arbeitet. Der Kontrastmechanismus beruht auf der physikalisch besseren Wärmeleitung durch den Schweißpunkt im Vergleich zu seiner Umgebung.

In der Entwicklung des Verfahrens wurde der Einfluss einer Reihe kritischer Parameter systematisch aufgeklärt. Als besondere Herausforderung hatte sich die unregelmäßige Oberfläche der Punktschweißung dargestellt. Das neue Verfahren kommt jedoch ohne eine bislang meist notwendige zusätzliche Beschichtung aus und funktioniert auch einseitig.

Diese herausragenden Eigenschaften konnten durch den Einsatz eines Hochleistungsdiodenlasers und spezieller Auswertungsalgorithmen erreicht werden. Finite-Elemente-Simulationen wurden zur Validierung des experimentellen Ansatzes durchgeführt und haben unter anderem bewiesen, dass dieses neue Verfahren unempfindlich gegenüber Variationen im Elektrodeneindruck ist.

Zur Verifizierung des Verfahrens wurde die standardisierte zerstörende Torsionsprüfung verwendet, welche eine unabhängige Ermittlung des Punktdurchmessers und der tatsächlichen mechanischen Belastbarkeit erlaubt.

Dabei hat sich herausgestellt, dass die Thermografie zwar eine sichere Aussage über die Kontaktfläche der geschweißten Stahlbleche aus der transienten Wärmestromfläche erlaubt, diese jedoch nur für einen beschränkten Schweißbereich mit dem üblicherweise ermittelten Punktdurchmesser übereinstimmt. Diese Kontaktfläche konnte als die sogenannte Haftzone bzw. Lötzone identifiziert werden. Diese Erkenntnis ließ sich durch zusätzliche Untersuchungen mittels Computer-Tomografie erhärten.

Das zweite Ziel des Projektes bestand in der Identifikation defekter Schweißungen mit stark verringerter mechanischer Belastbarkeit. Untersuchungen einer großen Probenserie ergaben, dass die thermografische Erkennung von zu kleinen Schweißlinsen tatsächlich möglich ist. Im Falle verzinkter Stahlbleche ist der sogenannte Zinkkleber, bei dem es anstatt zu einer Verschweißung nur zu einer Verlötung ohne eine nennenswerte mechanische Tragfähigkeit kommt, eine offene Problematik.

Es konnte gezeigt werden, dass die Identifikation solcher Kleber mit dem thermografischen Verfahren zwar möglich ist, jedoch kann derzeit noch kein sicherer Nachweis erbracht werden. Hier besteht weiterer Forschungsbedarf.

Das IGF-Vorhaben 17686 N (P 970) der FOSTA – Forschungsvereinigung Stahlanwendung e. V., Düsseldorf, wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert. Das Vorhaben wurde von der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), FACHBEREICH 8.7 THERMOGRAFISCHE VERFAHREN, Berlin durchgeführt.

http://www.stahlforschung.de

Media Contact

Rainer Salomon idw - Informationsdienst Wissenschaft

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Verfahrenstechnologie

Dieses Fachgebiet umfasst wissenschaftliche Verfahren zur Änderung von Stoffeigenschaften (Zerkleinern, Kühlen, etc.), Stoffzusammensetzungen (Filtration, Destillation, etc.) und Stoffarten (Oxidation, Hydrierung, etc.).

Unter anderem finden Sie Wissenswertes aus den Teilbereichen: Trenntechnologie, Lasertechnologie, Messtechnik, Robotertechnik, Prüftechnik, Beschichtungsverfahren und Analyseverfahren.

Zurück zur Startseite

Kommentare (0)

Schreiben Sie einen Kommentar

Neueste Beiträge

KI-basierte Software in der Mammographie

Eine neue Software unterstützt Medizinerinnen und Mediziner, Brustkrebs im frühen Stadium zu entdecken. // Die KI-basierte Mammographie steht allen Patientinnen zur Verfügung und erhöht ihre Überlebenschance. Am Universitätsklinikum Carl Gustav…

Mit integriertem Licht zu den Computern der Zukunft

Während Computerchips Jahr für Jahr kleiner und schneller werden, bleibt bisher eine Herausforderung ungelöst: Das Zusammenbringen von Elektronik und Photonik auf einem einzigen Chip. Zwar gibt es Bauteile wie MikroLEDs…

Antibiotika: Gleicher Angriffspunkt – unterschiedliche Wirkung

Neue antimikrobielle Strategien sind dringend erforderlich, um Krankheitserreger einzudämmen. Das gilt insbesondere für Gram-negative Bakterien, die durch eine dicke zweite Membran vor dem Angriff von Antibiotika geschützt sind. Mikrobiologinnen und…

Partner & Förderer