Aktive Gestaltung des Tropfenübergangs beim gepulsten Metallschutzgasschweißen

Vorhabenbeschreibung:

Mit dem Metall-Schutzgas-Schweißverfahren (MSG-Schweißverfahren) können die am häufigsten in der Industrie verwendeten Metalle wirtschaftlich geschweißt werden. Traditionell werden beim Schweißen im Impulslichtbogenbetrieb die Formverläufe der Strompulse zum Ablösen der Tropfen von der Elektrode vorgegeben. Bei auftretenden Prozessunregelmäßigkeiten können diese Formverläufe nicht oder nur geringfügig durch die Stromquellenregelung abgeändert werden. Dies hat zur Folge, dass sich nicht alle Tropfen gleichartig ablösen. Somit resultiert häufig eine Verschlechterung der Schweißqualität. Zudem werden die Strompulse so energiereich gestaltet, dass eine Tropfenablösung pro Puls auch bei unterschiedlicher Tropfengröße mit möglichst hoher Wahrscheinlichkeit stattfindet. Um die Schweißqualität zu verbessern und den Energieeintrag zu verringern, ist es daher sinnvoll, den Vorgang der Tropfenablösung an den aktuellen Prozesszustand dynamisch anzupassen. Dies ist das Ziel dieses Vorhabens. Das Ziel soll erreicht werden, indem mithilfe eines Prozessmodells individuelle Pulsformen innerhalb einer frei programmierbaren Stromquelle dynamisch generiert werden. Durch Detektieren des Schwingungszustands der Restschmelze und ihres Volumens auf Basis von Strom- und Spannungsmessungen sollen anhand des Modells individuelle, optimale Pulsphasen für kontrollierte Tropfenablösungen in Echtzeit umgesetzt werden. Durch diese Variabilität der Pulsgenerierung soll innerhalb des Vorhabens das Impulsverfahren auch für 100 % CO2 als kostengünstiges Schutzgas durch Generieren von Doppelpulsen zur Tropfenablösung zugänglich gemacht werden. Aufgrund des Forschungsansatzes kann das MSG-Verfahren im Bereich der Qualität und Effizienz – bei gleichzeitiger Reduzierung der Kosten für den Schweißvorgang und des Energieeintrags – für Anwender aus dem KMU-Bereich bei einem zu erwartenden geringen Investitionsvolumen wesentlich verbessert werden. Stromquellenhersteller können verbesserte Quellen anbieten.