Diagnostik von Schutzgasschweißprozessen

Die Schutzgasschweißverfahren sind die am häufigsten eingesetzten Verfahren zum thermischen Fügen metallischer Werkstoffe. Die Prozessgasströmungen beeinflussen die Fügbarkeit der Bauteile. Um die Prozessgasdiagnostik während des Schutzgasschweißens zu ermöglichen, wurden Methoden entwickelt, die Messungen trotz der hohen Eigenstrahlung und der hohen Temperatur des Lichtbogens erlauben. Mit den modifizierten PIV- und LDA-Messsystemen wurde nachgewiesen, dass die Gasströmung hoch dynamisch der Änderung der Prozessparameter (Stromstärke) folgt. Durch strahlungsselektive Lichtbogenfotografie wurden der Anregungszustand und die Verteilung der den Lichtbogen bestimmenden Elemente während dereinzelnen Prozessphasen dokumentiert. Mit den entwickelten Diagnosemethoden stehen effektive und kostengünstige Möglichkeiten zur Validierung von Simulationsmodellen der Lichtbogenprozesse zur Verfügung. Die Diagnosemethoden erlauben die Betrachtung stationärer und transienter Vorgänge, die für Messungen sehr schwer zugänglich sind, mit hoher örtlicher und zeitlicher Auflösung. Die diagnostizierten physikalischen Effekte wurden bei der Konstruktion eines Schweißbrenners zum MSG-Auftragschweißen mit zusätzlicher Pulverzufuhr ausgenutzt. Die Ergebnisse dieser Arbeit führen zum besseren Verständnis der komplexen Vorgänge im Lichtbogen und der Prozessgasatmosphäre.