Verbesserung des Prozessverständnisses beim Unterpulverschweißen durch optische Analyse des Kavernenraums

Im Rahmen eines Forschungsvorhabens zur grundlegenden Beschreibung wesentlicher chemischer und physikalischer Eigenschaften des Unterpulverschweißprozesses wurde eine Methode zur optischen Analyse des Kavernen-raums weiterentwickelt und hinsichtlich eines minimal invasiven Einflusses validiert. Zusätzlich zu den optischen Hochgeschwindigkeitsaufnahmen ist es gelungen, synchronisierte, orts- und zeitaufgelöste Spektren aus der UP-Kaverne aufzunehmen. Es wurde der mikrolegierte Drahttyp S2MoTiB mit fluoridbasischem Pulver bei variierenden Parametern und Polaritäten untersucht. Dabei wurden Tropfengröße, -frequenz, Heizzeiten und Arten des Übergangs charakterisiert. Parallel wurden Auftrags- sowie Verbindungsschweißungen angefertigt und das transiente Zu- und Abbrandverhalten der relevanten Legierungselemente im Tropfenstadium sowie in verschiedenen Bereichen der erstarrenden Naht erfasst. Die parameter- und polaritätsabhängigen Zu- und Abbrände zeigten einen signifikanten Einfluss auf die mechanisch-technologischen Eigenschaften und lassen sich mit den Quantifizierungen aus dem Kavernenraum, vor allem Tropfengröße und Heizzeit, korrelieren. Die Ergebnisse leisten einen Beitrag zum erweiterten Prozessverständnis und ermöglichen durch die detaillierten Erkenntnisse der Bedingungen, Orte und Zeitpunkte chemischer Reaktionen, insbesondere in Bezug auf Mikrolegierungselemente, eine verbesserte Vorhersage und Abstimmung von Legierungssystemen im Schweißgut.