Schweißlichtbogenlabor
Im Mittelpunkt der anwendungsorientierten Forschungsaktivitäten stehen Untersuchungen zur Prozesssicherheit, Stabilität und Effizienz beim Lichtbogenschweißen. Der Fokus liegt in der zeit- und ortsaufgelösten Analyse des Lichtbogens, seiner Ansätze an den Elektroden, des Materialtransfers und des Schmelzbades. Die Plasmadiagnostik erlaubt die Messung von Temperaturen und Speziesdichten im Lichtbogen und daraus die Bestimmung aller relevanten Plasmaeigenschaften. Hochgeschwindigkeitsanalysen dienen der Untersuchung der Struktur und Dynamik von Lichtbogen und Materialtransfer bis hin zu Zündprozessen. Zugänglich ist auch die Oberflächentemperatur von Schmelze, Tropfendepot und Tropfen.
Für die Untersuchungen stehen speziell ausgerüstete Labore für die Diagnostik an praxisnah nachgebildeten Schweißprozessen mit moderner Messgeräteausstattung zur Verfügung, insbesondere:
- Versuchsstände mit fester Brennerhalterung und flexibler Bewegung von Testwerkstücken unter dem Brenner zur optischen Analyse des Prozesses aus verschiedenen Blickwinkeln, u.a. auch parallel zur Werkstückoberfläche bzw. Halterung von weiteren Geräten (Laser, Sensoren etc.) zur Kontrolle oder Beeinflussung einschließlich Gasversorgung, Absaugung und Strahlungsschutz
- Stromquellen verschiedener Hersteller (u.a. Fronius CMT advanced 4000R, EWM Phoenix 521 progress pulse coldarc) sowie eine frei programmierbare Quelle (TopCon Quadro)
- Elektrische Messtechnik und optische Sensorik (Photodioden) zur Aufnahme von Zeitreihen von Strom, Spannung und Strahlungssignalen in ausgewählten Spektralbereichen einschließlich spezifischer Auswerteverfahren und spektral hochauflösende Messungen von Spektren im Spektralbereich von 300 nm bis 900 nm bei einer spektralen Auflösung von ca. 0.05 nm
- 0.5 bzw. 0.75 m Spektrographen mit intensivierten CCD-Kameras (Einzelbilder mit Belichtungszeiten im Zeitbereich von ns bis ms) zur optischen Emissionsspektroskopie, insbesondere für zeitlich, räumlich und spektral hochauflösende Messungen von Spektren im Spektralbereich von 300 nm bis 900 nm bei einer spektralen Auflösung von ca. 0.05 nm
- Höchstgeschwindigkeitskamera (4 unabhängige Bilder innerhalb von z.B. 5 ns mit Belichtungszeiten ab 3 ns) sowie Streakkamera (Zeitauflösung 1 ns, eine Ortsdimension) für die Beobachtung von Zündvorgängen im ns-Bereich
- Thermografie/Pyrometrie zur berührungslosen Messung von Temperaturen von Oberflächen u.a. von Elektroden
- Röntgencomputertomografie zur zerstörungsfreien Diagnostik von Elektroden oder Werkstoffproben
Die Diagnostikeinrichtungen (Spektroskopie, Hochgeschwindigkeitskamera und Thermografie) sind auch mobil verfügbar und können für externe Messungen eingesetzt werden.
