Schweißnahtkontrolle: alles, was Sie wissen müssen

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admin
4 März 2021

Die Prüfung von Schweißnähten ist ein äußerst wichtiger Schritt bei der Herstellung von Bauteilen. Diese Kontrolle wird auf unterschiedliche Weise durchgeführt. Es ist möglich, das Teil visuell zu prüfen und dann im Detail nach möglichen Fehlern in der Schweißnaht zu suchen.

Aber was ist eine Schweißnaht? Wie läuft eine Sichtprüfung ab? Welche Maschinen sollten zur Prüfung von Schweißnähten eingesetzt werden?

Automobil-Schweißroboter

Schweißroboter in der Automobilindustrie

Was ist eine Schweißnahtprüfung?

Die Schweißnahtprüfung gibt dem Bediener einen genauen Überblick über die Qualität der Schweißnähte eines Werkstücks. Diese Analyse ist äußerst wichtig, da sie zur Berechnung der Festigkeit einer Schweißnaht beiträgt. Diese Festigkeit ist unerlässlich, um zu gewährleisten, dass das Werkstück langfristig zuverlässig zusammenhält.
Die Prüfung wird in drei Stufen durchgeführt. Zunächst wird eine Prüfung vor dem Schweißen durchgeführt. Von der Werkstoffanalyse bis zur Makrografie wird alles überprüft. Dieser Schritt dient dazu, die beiden zu verschweißenden Teile gründlich zu prüfen. Die Werkstoffe müssen miteinander kompatibel sein, um eine optimale Schweißnahtfestigkeit zu gewährleisten.

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Geschweißtes Fahrgestell

Anschließend wird die Kontrolle während des Schweißvorgangs durchgeführt. Damit erhält der Bediener einen visuellen Hinweis auf die korrekte Ausführung der Schweißung. Die Qualität der Schweißnaht, ihre Geschwindigkeit und das Auftreten von Verformungen durch den Versatz der Werkstücke werden während des gesamten Schweißvorgangs genau kontrolliert.

Eine abschließende Kontrolle nach dem Schweißvorgang verifiziert die Konformität der ausgeführten Arbeiten. Nach einer Sichtprüfung wird das Werkstück durch spezielle Maschinen geführt, die die Form der Schweißnaht analysieren. Sie führen aber auch vollständige Dimensionsmessungen durch, um die Konstruktionsgenauigkeit künftiger Verbindungen zu verbessern.

Durch die Untersuchung der Schweißnahtstruktur lassen sich verschiedene Schwachstellen erkennen, die später vermieden werden können.

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Sichtprüfung einer Schweißnaht in der Automobilindustrie

Diese Schweißnahtkontrolle ist ein wesentlicher Schritt, um die Stabilität des Endprodukts zu gewährleisten. In einigen Industriezweigen, z. B. in der Automobilindustrie, werden Hunderte von Schweißnähten an einem Fertigprodukt angebracht.

Eine Schwachstelle in einer dieser Verbindungen kann bei der Verwendung des Produkts schwerwiegende Folgen haben. Präzision ist daher äußerst wichtig und muss während des Schweißens höchste Priorität haben.

Die Bedeutung der Makroskopie

Unabhängig davon, ob es sich um eine Stumpf- oder Kehlnaht handelt, ist es wichtig, eine genaue makroskopische Untersuchung durchzuführen. Bei dieser Prüfung werden eventuelle Unregelmäßigkeiten in dem neu hergestellten Metallstück festgestellt.

Zunächst muss ein Querschnitt der Schweißnaht angefertigt werden. Dieser Schnitt wird durch Abrasivschneiden unter Wasser erzielt. Durch dieses Verfahren wird eine thermische Schädigung des Werkstücks vermieden.

Schließlich könnte eine beschädigte Schweißnaht schlechtere Strukturdaten liefern. Anhand dieses Querschnitts lässt sich ein vollständiger Überblick über die Verbindungsstelle, den Wärmeeinflussbereich und die verschiedenen Schweißgänge gewinnen.

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Metallographische Schneid- und Poliermaschine für die Schweißnahtprüfung

Je nach Schweißverfahren sind die Berechnungen unterschiedlich. Einige Methoden erfordern mehrere Schweißgänge, während andere in einem einzigen Gang angewandt werden können. Die Makrografie liefert genaue Details über die Struktur jeder Schweißnaht. Durch diese Untersuchung ist es auch möglich, die Größe und Form der in Ihrer Verbindung vorhandenen Körner zu erkennen.

Um die Schweißnaht sichtbar zu machen und die makrografischen Untersuchungen durchzuführen, müssen bestimmte Chemikalien verwendet werden. Diese Chemikalien variieren je nach dem zu prüfenden Metall. Für Kohlenstoffstahl mit niedrigem Legierungsgehalt würde man zum Beispiel eine Lösung aus Nital und Salpetersäure verwenden.

Der Ausschnitt des Werkstücks muss zunächst in diese Lösung getaucht werden, und anschließend müssen die verschiedenen Schweißschichten freigelegt werden, um sie besser untersuchen zu können. Vor jeder Analyse ist eine gründliche Spülung erforderlich.

Einige Werkstücke müssen für eine gründlichere Reinigung auch in einem Ultraschallbad behandelt werden. Danach wird es sorgfältig getrocknet, bevor die makrografische Untersuchung durchgeführt wird.

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Makrofotografien von Schweißnähten nach dem Ätzen

Sobald die Schweißnaht freigelegt ist, lassen sich eine Reihe von Sichtprüfungen durchführen und die Anzahl der Schweißgänge sowie die Festigkeit der Schweißnaht analysieren.

Lösungen für die Schweißnahtprüfung

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Theoretisches Diagramm der Messungen an einer Schweißnaht (VW-Norm)

Für die Überprüfung von Schweißnähten gibt es viele Systeme. Unter allen verfügbaren Lösungen gibt es jedoch zwei, die präziser sind als andere. Es handelt sich dabei um das StructureExpert Weld-5-System und das StructureExpert Weld-11-System.

StructureExpert Weld-5 – ein Muss für die Schweißnahtprüfung

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Bildgebungsstation zur Messung von Schweißnähten: StructureExpert Weld-5

Diese Bildgebungsstation vereinfacht die Prüfung von Schweißnähten erheblich. Nach der Vorbereitung Ihrer Probe für die Analyse können Sie das optische System dieser Station nutzen, um die von Ihnen benötigten genauen Daten zu erhalten. Das Gerät wurde für die Arbeit mit der speziellen StructureExpert Weld-Software entwickelt und bietet dem Bediener eine genaue Analyse.

Die Software lässt sich vollständig an die eigenen Bedürfnisse anpassen und bietet zudem eine große Zeitersparnis. So passt sie sich an die von den Herstellern vorgeschlagenen Normen an. Ihre Zeit wird optimiert und Ihre Analysen verlaufen reibungsloser. Mit einer Vergrößerung von 2,5 bis 50x bietet es die notwendige Kapazität, um jedes Teil zu untersuchen. Sein Sichtfeld reicht von 80 bis 4,5 mm und ermöglicht eine präzise Ablesung bei der Schweißnahtkontrolle.

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Makroskopische Untersuchungen von Schweißnähten

Nach der Analyse des Werkstücks lassen sich für jedes Werkstück oder für jede Schweißnaht individuelle Berichte erstellen…

StructureExpert Weld-11, Präzision für Ihre Branche

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Bildgebungsstation zur Messung von Laserschweißnähten: StructureExpert Weld-11

Das StructureExpert Weld-11-System wurde entwickelt, um alle Anforderungen an die Laserschweißnahtkontrolle zu erfüllen, und ist somit ein technisches Meisterwerk der Präzision.

Mit einem Vergrößerungsbereich von 20x bis 240x ist dies eine der genauesten Kameras auf dem Markt. Dank der Möglichkeit, Schweißnähte im Bereich von 8,27 mm bis 0,68 mm zu betrachten, lässt sich mit dieser Lösung eine vollständige Analyse Ihrer Proben wesentlich einfacher durchführen.

Mit nur wenigen Klicks erhalten Sie ein klares Bild, vollständige Messungen und einen Überblick über Ihre Schweißnaht. Mit der dazugehörigen Software kann eine Historie aller mit dem Gerät durchgeführten Analysen erstellt werden.

Die Datenarchitektur ermöglicht es dem Bediener, schnell eine bestimmte Schweißnahtmessung zu finden. Dank der statistischen Funktionen können Schweißprozesse nachverfolgt und überwacht werden.

In kürzester Zeit lassen sich die Messwerte verschiedener Werkstücke vergleichen, um Verbesserungen in Ihrem Schweißprozess zu erkennen. Das StructureExpert Weld-11-System ist das perfekte Werkzeug für die Analyse von Laserschweißnähten in der Automobilindustrie und eignet sich hervorragend für alle Aufgaben der Laserschweißnahtkontrolle.

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Makrografie für das Laserschweißen in der Automobilindustrie

Die Bedeutung der Schweißnahtprüfung in der Automobilindustrie

Die Automobilindustrie ist einer der wichtigsten Wirtschaftszweige, in denen das Schweißen eingesetzt wird. Sowohl beim Zusammenbau der verschiedenen Komponenten eines Autos als auch bei einfachen Reparaturen sind Schweißarbeiten in diesem Bereich üblich. Natürlich werden die verschiedenen Schweißnähte an den Fahrzeugen einer besonderen Kontrolle unterzogen.

Das Schweißen in der Automobilindustrie wird hauptsächlich per MIG (Schutzgasschweißen) /MAG (Aktivgasschweißen) durchgeführt und unterliegt sehr spezifischen Normen. In dieser Branche gibt es viele Kriterien, die bei der Bildung der Schweißnaht zu vermeiden sind. Zu diesen Kriterien gehören:

• Endkraterriss
• Einbrandkerbe auf der Deckseite einer Schweißraupe
• Nicht durchlaufende Einbrandkerbe
• Wurzelporosität
• Verlaufenes Schweißgut
• Abtrennung des Werkstücks
• Ungenügende Durchschweißung
• Bindefehler

Derartige Fehler sind den Prüfern gut bekannt und sollten unbedingt vermieden werden. Deshalb ist es wichtig, bei jeder Probe schnell eine genaue Schweißnahtprüfung durchzuführen.

Darüber hinaus werden auch die Schweißnähte auf die auftretenden Beanspruchungen hin untersucht.

Je höher die Beanspruchung, desto strenger sind die Zulässigkeitsgrenzen.

Um alle für die Automobilherstellung geltenden Normen zu erfüllen, müssen sich die Hersteller auf zuverlässige und genaue Schweißnahtprüfberichte verlassen können. Aus diesem Grund ist der Einsatz von StructureExpert Weld-Systemen für die Automobilindustrie unerlässlich.

Denn in dieser Branche gibt es zahlreiche Schweißnahtkontrollen. Einige Teile enthalten bis zu 500 Schweißnähte. Das StructureExpert Weld-System bietet der Automobilindustrie viele Vorteile. Dank der speziellen Software ist es möglich, einen automatischen Bericht pro Werkstück zu erstellen.

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Messprotokoll eines Werkstücks

Dieser Bericht enthält alle Schweißnähte des betreffenden Werkstücks. Damit entfällt die Notwendigkeit, zahlreiche Dateien zu durchsuchen, um eine bestimmte Schweißverbindung an einem Werkstück zu finden: Alles ist an einem Ort zentralisiert.

Dank der zusätzlichen Softwaremodule sind außerdem eine vollständige Protokollierung der durchgeführten Analysen sowie ein Tool zur statistischen Nachverfolgung verfügbar. Letzteres ermöglicht es dem Benutzer, die Entwicklung der Messungen und damit den Schweißprozess im Zeitverlauf zu verfolgen und Zugang zu den häufigsten statistischen Berechnungen (Cp, Cpk, Cpu, Cpl…) zu erhalten.

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Überwachung der Messwertentwicklung der verschiedenen Schweißnähte desselben Teils

Die Unterschiede zwischen makrografischer und mikrografischer Untersuchung

Wie bereits erwähnt, wird die makrografische Analyse an einer Querschnittsprobe durchgeführt. Nach dem Polieren und Ätzen, um die Schweißnaht freizulegen, wird diese einer vollständigen Analyse unterzogen.

Von der Geometrie der Verbindung bis zur Einbrandtiefe und der Ausdehnung der Wärmeeinflusszone wird alles sorgfältig berechnet und in einem Bericht zusammengefasst, um die Qualität der Schweißnaht zu bewerten. Oberflächen- und Volumenfehler werden ebenfalls erfasst, um eine vollständige Fehleranalyse des Werkstücks zu gewährleisten.

Diese Analyse wird mit speziellen Bildsystemen wie StructureExpert Weld-5 durchgeführt. Dies ermöglicht die Analyse der meisten Schweißnähte in der Automobilindustrie mit einem Vergrößerungsbereich von 2,5x bis 50x.

Mit Hilfe einer mikrografischen Analyse kann die Schweißnaht genauer untersucht werden. Dank dieser Technik ist es möglich, das Vorhandensein von Porositäten oder Mikrorissen in der Schweißnaht genau zu analysieren.

Auch eine vollständige Untersuchung der Kornstruktur und -größe ist mit dieser Technik möglich. Mit den gesammelten Daten ist es einfacher, die Schweißnahtfestigkeit zu verbessern und der Perfektion so nahe wie möglich zu kommen.

Für diese Analyse ist es wichtig, hochpräzise Geräte zu verwenden. Lösungen wie der StructureExpert Weld-11 sind deshalb für diese Art von Arbeit perfekt geeignet. Mit der Optik dieses Bildsystems kann eine Vergrößerung von bis zu 240x erreicht werden. In Verbindung mit der dazugehörigen Software lässt sich jede Schweißnaht präzise kontrollieren.

Makroskopie – eine schnelle Untersuchung mit bloßem Auge

Letztlich ist es auch wichtig, die Sichtprüfung einer Schweißnaht zu berücksichtigen. Dies ist in der Regel die erste Maßnahme, um eine korrekte Schweißnaht zu beurteilen. Die Sichtkontrolle und die Maßkontrolle müssen in einer bestimmten Konfiguration durchgeführt werden.

Zunächst einmal ist es wichtig, eine geeignete Lichtquelle für diese Analyse zu haben. Zweitens muss der Bediener in einem Abstand von 50 cm von der zu untersuchenden Oberfläche stehen und sich in einem Winkel von mehr als 30° zu dem Prüfteil positionieren.

Natürlich kann der Bediener zu diesem Zweck eine Lupe verwenden. Ein Taschenspiegel und ein Maßband sind ebenfalls sehr nützlich. Die Schweißverbindung darf Folgendes nicht aufweisen:

  • keine zu große Wurzelüberhöhung
  • keinen Kantenversatz
  • keine Nahtüberhöhung

Auf diese Weise können Fehler behoben werden, bevor eine umfangreichere Prüfreihe durchgeführt wird.

Schweißnahtkontrolle im Überblick

Wie präzise Ihre Arbeit auch sein mag, eine strenge Schweißnahtkontrolle ist unerlässlich, um sicherzustellen, dass Ihre Produkte absolut fehlerfrei sind. Von der Software über die Optik bis hin zu Automatisierungslösungen – die Schweißnahtkontrolle von heute beruht auf einer beispiellosen Präzisionstechnologie. In der Automobilindustrie wie auch in anderen Branchen sorgen unsere Lösungen für mehr Zuverlässigkeit bei der Schweißnahtprüfung.

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