Überwachung und Qualitätssicherung des Laserschweißprozesses ultrahochfester Karosseriestähle durch integrierte ZfP-Verfahren

Das Laserstrahlschweißen ultrahochfester (pressgehärteter) Stähle stellt im Vergleich zu konventionellen Stählen neue Herausforderungen an die Qualitätskontrolle sowie die Prozessüberwachung. Der Beitrag soll neue Lösungsansätze zur Dokumentation aber vor allem zur Überwachung der Qualität von Laserschweißnähten durch weiterentwickelte zerstörungsfreie Prüfverfahren zeigen, welche über alle Phasen (Pre-, In- und Post-Process) des Laserstrahlschweißens integriert werden. Der Vortrag zeigt den aktuellen Entwicklungsstand vor allem für In- und Post-Process bzw. Offline-Verfahren. Die Erfassung der Hochfrequenzemissionen eines Laserschweißprozesses oberhalb der Hörschallschwelle ist in der Prozesskette als In-Process-Überwachungsverfahren einzugliedern. Die Integration von verschiedenen Prüfköpfen und Prüfkopfkonzepten in den Laserschweißprozess wird vorgestellt. Anhand der Variation der Stellparameter der Laserschweißanlage sowie durch gezielte Einbringung von Testfehlern kann deren Leistungsfähigkeit beurteilt und verglichen werden. Die Ergebnisse werden mit optischen Prozessüberwachungssystemen, z.B. Photo-Dioden, nach aktuellem Stand der Technik und Wissenschaft sowie zerstörenden Prüfungen korreliert. Der Einsatz von Hochfrequenz-Ultraschall (Tauchtechnik) bei einer Prüfkopfnennfrequenz von 75 MHz stellt ein Offline-Verfahren zur Qualitätskontrolle des Laserschweißprozesses dar. Am Beispiel verschiedener Laserschweißverbindungen wird dieses Verfahren vorgestellt, um eine schnelle und wirtschaftliche Ermittlung optimaler Schweißparameter durch systematische Integration dieses ZfP-Tools z.B. in den Musterbau oder Vorserienanlauf zu realisieren. Dabei werden Qualitätsmerkmale der Schweißverbindung wie Nahteinfall, Wurzeldurchhang, Anbindequerschnitt, Poren oder Schweißnahtverlauf ermittelt und mit den Ergebnissen von Referenzuntersuchungen verglichen. Die im Beitrag vorgestellten Ergebnisse des Überwachungskonzeptes auf Basis von ZfP-Methoden über alle Prozessphasen (Pre-, In- und Post-Process) sind erste Bausteine zur Realisierung einer vollständigen Prozessbeherrschung beim Laserstrahlschweißen von ultrahochfesten Stählen, wodurch ein wichtiger Beitrag zur Steigerung des Leichtbaupotentials im automobilen Karosseriebau geleistet werden kann.