Phänomenologie der Schweißspritzerbildung sowie messtechnische Erfassung mit Photodetektoren beim Kondensatorentladungsschweißen von Getriebebauteilen

Das Kondensatorentladungsschweißen (KE-Schweißen) ist ein hochdynamischer Prozess. Beim KE-Schweißen von Getriebebauteilen werden Durchmesser bis 250 mm und Anbindungsquerschnitte bis 1.500 mm2 in weniger als 40 ms gefügt. Dabei kann es zum Auswurf von makroskopischen Schweißspritzern aus der Fügezone kommen, die Funktionsflächen beschädigen oder zu Anbindungsfehlern in der Schweißnaht durch Werkstoffverlust führen können. Diese Schweißspritzer entstehen durch lokale Überhitzungen in der Fügeebene, sogenannte „Hot-Spots“, oder durch Bruch der Oberflächenspannung am schmelzflüssigen Schweißwulst. Beide Effekte sind auf eine inhomogene Magnetfeldverteilung über den Umfang der Schweißnaht zurückzuführen und sind mit den beim Widerstandspunktschweißen üblichen elektrischen und mechanischen Messgrößen nicht detektierbar. In der diesem Beitrag zugrunde liegenden Untersuchung wurde die Möglichkeit der Schweißspritzererkennung mithilfe von Photodetektoren beim KE-Schweißen vorgestellt. Dafür wurde die beim Schweißen emittierte Photonenstromdichte in ein messbares Spannungs-signal gewandelt, das zur Prozesscharakterisierung genutzt wird.