Laserschneiden News

II aachen
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II
AktuelleInformationen
ausdem
Institut
für
ischeFertigungsverfah
ren
SchWeißtechn
der RWTHAachen
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ßenei: nemTr ian g ul at i onssensor
au fgeno mmenes
Ob erfl äch enprof
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eiiner
verbrauchten
Elektrodenkappe
Themen:
r Widerstandspunktschweißen
Laserschneiden
News
BEIMBEIM
ELEKTRODENGEOMETRIE
ELEKTRODEN
DER
DER
ERMITTLUNG
ERMITTLUNG
DSPU
NKISCHWEISSENKISCHWEISSEN
DSPU
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WIDWI
ERSTAN
D
ERSTAN
K. Pöll
Dipl.-lng.
maßgeblich
durchdieGeometrie
BeimWiderstandspunktschweißen
wirddieQualität
dererstellten
Verbindungen
Diese
Kontaktfläche
ist
beim
Schweißprozeß
starken
mechanischen
und
der Elektrodenkontaktfläche
beeinflußt.
zueinerstarken
Deforthermischen
Belastungen
unterworfen.
Dadurch
kommtesimLaufederElektrodenstandzeit
mationderElektroden
derElektrodenkontaktfläche.
Dieshateinesinkende
StromunddamitzueinerVergrößerung
Schweißpunktdurchmesser
zurFolge.
dichteunddamitgeringere
UmdieVeränderungen
derGeometrie
der Elektrodenarbeitsflächeim Laufeder Elektrodenstandzeit
erfassen
zu können,wurde
miteinem
ein3-Koordinaten-Meßtisch
Abstandssensor
mitdemdie Elekoptischen
aufgebaut,
trodenoberfläche
abgerastert
undso ein genauesOberflächenprofil
erstelltwerdenkann.BeidiesenAbstandsmessungennachdem Triangulationsverfahren
wird ein
projiziert
Lichtfleckauf die Oberflächedes Meßobjektes
undder reflektierte
StrahlvoneinemFotodetektor
erfaßt,
B i t d1 .
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II
Referenlläche
B i l d 2 : S c h e m a t i s c h e rA u f b a u d e s M e ß s y s t e m s
f ü r d i e E r f a s s u n gd e r E l e k t r o d e n g e o m e t r i e
Nenntastabstand
Meßbereich
Währenddie x- und y-Achsenzum Verfahren
des Sens o r si n d e r M e ß e b e n de i e n e nw, i r dd i ez - A c h s ez u r E i n stellungdes richtigenNenntastabstandes
zwischen
Sensorund Kappenoberfläche
benötigt.EinezusätzlicheDrehachse
ermöglicht
dieaufeinanderfolgende
VerB i l d1 : P r i n z i pd e r o p t i s c h e nA b s t a n d s m e s s u n g
messungder oberenund unterenElektrodenkappe.
Fur
mit dem Triangulationsverfahren
die Elektrodenvermessung
kanndie gesamteMeßeinheit an einem Tragarmzwischendie ElektrodengeJe nachEntfernung
des Objekteszum Detektorwirdder schwenktwerden.DerAntrieballerAchsenerfolgtüber
reflektierte
StrahlaneinemanderenPunktdes D'etektors Schrittmotoren.
DamiteineVerlagerung
der Zangegeabgebildet.
Dabeiwirdnur die Positionund nichtdie ln- genüberdem Meßtischnichtals Elektrodenverschleiß
tensitätdes reflektierten
Strahlszur Abstandsmessung detektiert
wird,sindan beidenElektrodenkappen
Refeherangezogen,
so daßHelligkeitsunterschiede
der Meß- renzflächen
angebracht,
an denender Sensorvorjeder
oberfläche
ohneBedeutung
sind.Als Meßsignal
stehtei- Messungneueinjustiert
werdenkann.
ne demAbstandproportionale
Spannung
zurVerfugung.
DerMeßbereich
deseingesetzten
Sensorsbeträgt4mm Durch Vergleichder so erfaßtenElektrodengeometrie
beieinemNenntastabstand
von20 mm undeinerAuflö- mitSignalverläufen
andererMeßgrößen
wiez.B.Elektrosungvon3 pm.DerLichtfleckdurchmesser
desSensors denkraft,Elektrodenweg
oder Elektrode
nspannung kann
ist ca. 0,5 mm groß.Um die Geometrieder gesamten dann untersucht
werden,ob eine Korrelation
zwischen
Elektrodenkontaktfläche
erfassenzu können,wird mit- dertatsächl
ichenGeometrie
undeineranderenMeßgrötels eines3-Koordinaten-Meßtisches
der Sensorin ei- ßebesteht,
damitim industriellen
Einsatzfür die Bestimnemprogrammierbaren
Meßraster
überder Elektroden- mungderlst-Geometrie
aufdieaufwendige
Vermessung
kappeverfahren,Bild2.
der Elektrodenverzichtetwerdenkann.
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LASERSTRAH
LASERSTRAH
LSCH
LSCHPRIMER.BESCHICHTETERPR
NEIDEN
NEIDEN
STAHLBLECHESTAHLBLECHE
Dr.-lng.
M.Faerber
Fertigungsbeschichtungen
in Schichtdicken
vonca.15bis25 pmschützenStahlwerkstofle
beiTransporr,
Lagerung
undBearbeitung
im Fertigungsbetrieb
vorKorrosion.
Darüber
hinaussollensienachDIN55928ua.keineGesundheitsgefährdung
beimSchweißen
undBrennschneiden
undkeineunzulässige
Beeinträchtigung
derWerkstoffeigenschaftenbedingen.
Als Fertigungsbeschichtung
werdenhauptsächlich
Eisenoxid-und Zinksiaubbeschichtunoen
eingesetzt.
Die u ntersuch
ung der Laserstrah
lschneidbarkeitwurde Schnittkante
ein Bereichvonca.0,8pm (Zinkstaubfarbe,
an stahlblechen
unterschiedlicher
Dickedurchgeführt, Schweißprimer
FeO)bzw.0,5 pm (Zinkstaub-Shop-pridie mit Zinkstaubfarbe,
Schweißprimer
FeO und Zink- mer)ungeschützt
bleibt,Bild1.
staub-Shop-Primer
in Schichtdicken
von 1g,7bis21,5pm
Die Analyseder Schnittflächentopographie
(Richtlinie
DVS0501)einseitigbeschichtet
im Rasterwaren.
elektronen
mikroskopverdeutlichtden instationärenproHohe Schneidgeschwindigkeiten
lassensich beim La- zeßablaufdes schmelzschneidens:
Auf der relativunserstrahlschneiden
schnittfläche
infolgeder exothermen
bleibenin unregelmäßigen
Reaktionmit strukturierten
dem schneidgassauerstoffrealisieren.
Ersteversuche Abständendie typischenSchmelztränen
stehen und
dazuergabeneinesehrguteSchnittqualität
einegemittelte
Rauhtiefe
R, von ca.35 bis
an Blechen, verursachen
die an der unterseite(strahlaustrittsseite)
beschichtet 45 pm. Eine ausgeprägteRiefenbildung
ist dagegen
waren.MiteinerLaserstrahlleistung
Bild2.BeieinerMikrosondenuntersuvon 1000w konnten nichtzu erkennen,
2 mm dickeB|echemit Schneidgeschwindigkeiten
aufden schnittflächen
von chungkonntenkeineZinkspuren
:0,4
bis zu 4,5m/min (po
Mpa)in einerSchnittqualität,gefundenwerden.
die derjenigen
an unbehandelten
Blechenerzielten
entspricht,geschnitten
werden.Blechein einerBlechdicke
von 6 mm sowie auf der Blechoberseite
beschichtete
Blechewarendagegennichtmehrbart-undkolkungsfrei
zu trennen.
Auf der Blechoberseite
(strahleintritt)
beschichtete
Bleche lassensichdagegenmitdem Laserstrahl-Schmelzschneiden
in guterschnittqualität
trennen:
unterEinsatz
von Stickstoffals Schneidgaswerdenmit Schneidgasdrückenvon 1,6MPaSchneidgeschwindigkeiten
vonca.
2m/min erzielt.Dieschnittflächen
sindkolkungsfrei
und
nahezubartfrei- an der schnittunterkante
bleibenvereinzeltkleinstefühlbareSchmelzperlen
stehen.DieBeBild2:schnittflächentopographie
einesLaserstrahl-schmelzgeschnittenen
schichtung
istim BereichderSchnittzone
mit
zumTeilabge- Zinkstaubfarbe
beschichteten
BlechespL:1000 W,Vs : Z Ät min
platzt (geschmolzen,verdampft),so daß neben der
Einezu hohe schneidgeschwindigkeit
ermöglichtkein
Trennendes Werkstoffes
mehr,sondernnur einendem
AutogenenFugenhobelnvergleichbarenwerkstoffabtrag,wobeider geschmolzene
Werkstoffhinterdem Laserstrahlzur Blechoberseite
herausgeschleudert
wird.
Bild1:Schnittkante
undabgeplatzte
FeO-Beschichtung,
V.:2 m/min,pr:1000 W
Fertigungsbeschichtete
unlegiertestahlblechekönnen
mit demLaserstrah
l-schmelzschneiden in g utersch nittqualitätgetrenntwerden.Diesenkrechtenschnittflächen
und geringenSchnittflächenrauhigkeiten
sowieder geringeBeschichtungsabbrand
vonwenigerals 1 mm neben der schnittkantelassengute Ergebnissebei der
weiterverarbeitung insbesonde
re wi ederverschweißung
derartvorbereiteter
Halbzeugeerwarten.
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NEWSNEWS
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Freundeskreis
ISF-Intern
und die JahresmitgliederversammDasISFwar in den letztenMonatenhäufigdas Reiseziel Die Beiratssitzung
fandenam 13.März 1992in
Persönlichkeiten
ausPolitikundlndustrie. lungdes Freundeskreises
vonbekannten
So besuchteam 12.Dezember1991der Ministerpräsi- Aachenstatt.
GemeinschaftBelgiens,
dent der Deutschsprachigen
Der Beirattagtevormittagsund beschloßdie Aufnahme
HerrJosephMaraite,das Insitut.
der FirmenAGA Gas GmbH,AIR LIQUIDEGmbH,Paul
Alexander
BinzelGmbH&
Elektro- vonder BankGmbH& Co.KG,
zum Thema"Unterpulver-,
Das ISF-Kolloqfuium
RolfPeters
gas- und Elektroschlackeschweißen"
wurdevon fast 70 Co.KG,LindeAG und ROBOTAUTOMATION
Mitwurdenalspersönliche
HerrenausIndustfieundWirtschaftbesucht.DadasISF- GmbH.14weiterePersonen
so daßzur
aufgenommen,
Kolloquiumimmer größerenZuspruchfindet,werden gliederin den Freundeskreis
im Freungeplant.Das nächsteISF-Kollo- Zeitrund100FirmenundPersonen
Mitglieder
neue Veranstaltungen
quiumfindetam 11.Juni 1992zum Thema"Elektronen- deskreissind.
strahltechnologie" statt.
von Hofe,HauptgeAls neues Mitgliedwurde Dr.-lng.
des DVS,in den Beiratdes FreundeskreiNoch größerenAnklangfand das Branchenkontaktge- schäftsführer
vonDr.Er übernimmt
die Nachfolge
das von der lndustrie sesaufgenommen.
spräch"ModerneFügetechnik",
wurde. I n g .D r . - l n g . e . h . S o s s e n h e i m
d eerr 1 9 9 1a l s H a u p t g e Aachen(lHK)organisiert
und Handelskammer
DasISFkonnteseinevielfältigen
Möglichkeiten
auf den schäftsführer
des DVSausschied.
Entwicklung
und der ServiceGebietender Forschung,
mIungwurdenvom
leistungeneinem breitenPublikumaus Industrieund Währendder JahresmitgIiederversam
von
Vorsitzenden
Dr.
Verdienste
undEhrungen
Goerdt
die
Handwerkpräsentieren.
Dr.Kreft,langjähriges
MitDr.LotharKrefthervorgehoben.
glieddesBeirates
FreundeskreiundGeschäftsführerdes
Verdienste
im Beses,wurde1991für seinebesonderen
reichder Handwerksförderung
und der beruflichenBildung mit dem GrcrßenVerdienstkreuz
des VerdienstorDeutschland
durchNRW-Minidensder Bundesrepublik
Darüber
ster GüntherEinertin Aachenausgezeichnet.
hinauswurdeDr.KreftvonderHeerlener
KamervanKoopTitel"Stimulator
handelmit dem erstmaligverliehenen
geehrt.WeitereEhrungenwurdenDr.
van bedrijvigheid"
KreftmitderÜberreichung
derEhrennadelderWestdeutschen Handwerkskammer
und der Euregio-Rosette
ngspräsident
Dr.Antwerpeszuteil.Alle MitdurchRegieru
gliederdes Freundeskreises
gratulieren
Dr.Kreftzu den
verliehenen
Auszeichnungen
und Ehrenherzlich.
Das Branchenkontaktgespräch
im ISF wurdevon der IHK Aachenorganisiert
und zahlreicheBesucheraus Industrieund Handwerknutztendie Möglichkeit
zur Besichtigung
des lSF.Auf dem Foto:Prof.Dr.-lng.U. Dilthey(links)und der
Geschäftsführerder Industrie und HandelskammerAachen, Dipl.-lng.
Dipl.-Wirt.-lng.
V.Hepple(rechts).
lm Institutpromovierten
der letzten
seitdem Erscheinen
Ausgabevon ISF-D|rekt
folgendeHerren:
Dipl.-lng.
MohammedAhmadianpromovierte
am 1312.
'1991
miteinemBeitragzurKonzeptionund Realisierung
eines wissensbasiertenMaschinendiagnosesystems
beim Elektronenstrahlschweißen.
Überreichung
des GroßenVerdienstkreuzes
des Verdienstordens
der BundesDeutschland
durchden Ministerfür Wirtschaft,
Mittelstand
undTechnoAm 2.Februar1992bestandDipl.-lng.
HenryWietrzniok republik
logiedes LandesNordrhein-Westfalen,
GüntherEinert(links)an Dr.LotharKreft
seine Promotionsprüfung.
Thema seiner Dissertation: (Bildmitte).Mit ihm freutsich seineGattinHannelore(rechts).
Beitrag zur Weiterentwicklungdes MetallschutzgasHerausgeber:
Freundeskreisdes Institutsfür Schweißtechnike.V.
Engspalt-Schweißens
in senkrechterZwangsposition.
Institutf ür SchweißtechnischeFertigungsverf
ahren,ISF
Auf der Mitgliederversammlung
am 13.0292wurdeProf.
Diltheyzum Vorsitzenden
des AachenerBezirksvereins
des VDI gewählt.
I S FD i r e k t , 5- M a i ' 9 2
Institutsdirektor
Prof.Dr.-lng.U. Dilthey
Anschrift:Pontstraße49
38 70/71
Telefon:149(0)241180
Telefax:+49(0)241/ 40 75 60
Redaktion:
Dipl.-lng.
S.Trube
BittebeachtenSie die beiliegendeWerbungder FirmaAGA Gas GmbH,Hamburg