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1 Einleitung<br />
Beim Lichtbogenschweißen liegen die wesentlichen Ursachen für Änderungen der<br />
Prozessrandbedingungen im Bereich der zu schweißenden Fuge. Diese ergeben sich<br />
aus der Addition von Ungenauigkeiten bei der Bauteilpositionierung, aus<br />
Fertigungstoleranzen der Schweißnahtkanten, sowie aus der thermischen<br />
Ausdehnung der Bauteile beim Schweißen. Weitere Ursachen sind Schwankungen der<br />
Dicke von Oberflächenbeschichtungen (z.B. bei Zinkschichten) sowie<br />
Verschmutzungen der Bauteiloberfläche, die zu Instabilitäten beim Schweißprozess<br />
führen können. Neben den bauteilseitigen Schwankungen kann der Schweißprozess<br />
zudem durch Änderungen der Lichtbogenlänge oder einer sich ändernden<br />
Schutzgasabdeckung negativ beeinflusst werden.<br />
Zur Überwachung des Schweißprozesses und zur Gewinnung von Informationen über<br />
die Schweißnahtqualität werden derzeit hauptsächlich optische Sensoren verwendet<br />
und elektrische Prozessgrößen ausgewertet. Hinsichtlich der zeitlichen und örtlichen<br />
Positionierung dieser Sensoren in Bezug auf die Wirkstelle (Prozessort) wird von Pre-<br />
(Vorlauf), In- (Prozess) und Post- (Nachlauf) Methoden gesprochen (Abbildung 1).<br />
Abbildung 1: Bereiche der Prozessüberwachung<br />
Für die Pre-Prozessüberwachung kommen in der Praxis am häufigsten optische<br />
Sensoren zur Anwendung, die als Messprinzip überwiegend das Lichtschnittverfahren<br />
nutzen. Mit diesen optischen Sensoren wird während des Schweißvorganges<br />
berührungslos die Fugenlage und -geometrie vorlaufend erfasst [6][21][32]. Anhand<br />
der Fugenlage wird die Schweißbrennerposition korrigiert. Die Informationen der<br />
Fugengeometrie werden in Verbindung mit den eingestellten Schweißprozessparametern<br />
genutzt, um auf die Verbindungsqualität zum Zeitpunkt, an dem sich der<br />
Schweißprozess am Messort befindet, zu schließen. Hierbei wird davon ausgegangen,<br />
dass die Bedingungen sich während des Abfahrens der Vorlaufstrecke nicht mehr<br />
ändern. Diese Voraussetzung kann insbesondere im Dünnblechbereich aufgrund der<br />
thermischen Energieeinbringung nicht generell gewährleistet werden. Die Vorhersage<br />
der Schweißnahtqualität bei unterschiedlichsten Schweißprozessparametern und<br />
Entwicklung einer Online-Schmelzbaddiagnostik zur Schweißnahtqualitätsüberwachung<br />
und zur Vermeidung von Schweißnahtfehlern beim Lichtbogenschweißen 1
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