DE10034330A1 - Verfahren zur zerstörungsfreien Schweißnahtprüfung - Google Patents

Verfahren zur zerstörungsfreien Schweißnahtprüfung

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Abstract

Das Schweißen von Kunststoffen, d. h. eine stoffschlüssige Verbindung zweier Bauteile aus Kunststoff, erlaubt die Herstellung komplexer Bauteile in großen Stückzahlen. Beim Schweißen von Bauteilen mit Lichtstrahlung, darunter zählen neben monochromatischer kohärenter Strahlung auch gebündelte bzw. fokussierte Lichtstrahlung, können sowohl zwei transparente, ein transparenter und ein eingefärbter, als auch zwei eingefärbte Kunststoffe gefügt werden. Die visuelle Beurteilung der Schweißnaht mit bloßem Auge ermöglicht eine Qualifizierung der Schweißnaht der Kombinationen mit mindestens einem transparenten Fügepartner. Probleme entstehen bei Kombinationen zweier eingefärbter Bauteile. Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt die Beurteilung der Schweißnaht mit Hilfe einer speziellen Kamera. Durch Verwendung dieser Kamera kann durch den einen mit speziellen Pigmenten bzw. Farbstoffen eingefärbten Fügepartner hindurchgesehen und die Schweißnaht betrachtet werden. Dadurch ist es möglich, unzureichende Schweißungen, Lunker, Fehlstellen etc. zu visualisieren und somit die Schweißnaht zu beurteilen.

Description

Anwendungsgebiet
Die Erfindung betrifft ein Verfahren entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Es dient insbesondere der zerstörungsfreien Prüfung von Kunststoffschweißnähten.
Stand der Technik Prüfung von Kunststoffschweißnähten
Bei der Prüfung von Kunststoffschweißnähten werden zerstörende und auch zerstörungsfreie Prüfverfahren eingesetzt. Für eine 100% Prüfung von geschweißten Bauteilen sind nur zerstörungsfreie Schweißnahtprüfungen geeignet. Eine einfache zerstörungsfreie Prüfung ist die visuelle Beurteilung mit bloßem Auge. Ziel der Prüfung ist die Qualifizierung der Schweißnähte nach dem Fügevorgang. Ermittelt werden Fehlstellen wie unzureichende Schweißungen, Lunker, Fremdpartikel etc. Bei der Prüfung von zwei eingefärbten und mit Laserstrahl geschweißten Kunststoffe existiert bislang noch keine Prüfmethode, die Schweißnaht sichtbar zu machen und somit Fehlstellen detektieren zu können.
Nachteile des Standes der Technik
Bei der Prüfung von zwei eingefärbten und geschweißten Bauteilen werden industriell nur wenige Verfahren eingesetzt. Dabei können bauteilabhängig z. B. Druckversuche oder einfache visuelle Prüfungen durchgeführt werden. Eine Beurteilung der Schweißnahtgüte ist dabei nur bedingt möglich. Es werden undichte Bereiche erkannt, oder der Schweißnahtaustrieb wird bewertet. Wegen der Einfärbung der Kunststoffe kann nicht durch das Bauteil durchgesehen werden, um die Schweißnaht zu erkennen.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist die einfache und schnelle Ermittlung von Fehlstellen in Schweißnähten zweier eingefärbter Bauteile, die mit dem Laserdurchstrahlschweiß­ prozess gefügt wurden. Die wichtigste Teilaufgabe ist dabei, daß mit einer speziellen Kamera durch das eine eingefärbte Polymer hindurchgesehen werden kann. Dieses Polymer ist mit einem speziellen Farbstoff bzw. Farbpigment eingefärbt. Diese Einfärbung bewirkt, dass das sichtbare Spektrum des Lichts absorbiert bzw. teilweise reflektiert wird, Licht der Wellenlänge im nahen Infrarot jedoch zu einem hohen Prozentsatz durchgelassen wird. Dieser Effekt wird beim Schweißen mit beispielsweise dem Laser genutzt und kann ebenfalls zur hier vorgestellten erfindungsgemäßen zerstörungsfreien Schweißnahtprüfung genutzt werden. Die spezielle Kamera sendet Licht einer bestimmten Wellenlänge aus, das Licht durchdringt den für diese Wellenlänge transparenten Fügepartner, trifft auf die Schweißnaht, wird reflektiert, und die Rückstrahlung wird von der Kamera detektiert.
Lösung der Aufgabe
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteile der Erfindung
Die Erfindung hat im Vergleich zu anderen Prüfmethoden die folgenden Vorteile:
  • - Einfache Ermittelung von Fehlstellen in Schweißnähten
  • - Schnelle Beurteilung der Schweißnahtqualität
  • - Zerstörungsfreie Prüfung von Schweißnähten
  • - Sichtbarmachung kleinster Fehlstellen durch die Möglichkeit mit speziellem Farbstoff bzw. Farbpigment eingefärbte Bauteile transparent erscheinen zu lassen.

Claims (2)

1. Verfahren zur zerstörungsfreien Schweißnahtprüfung, dadurch gekennzeichnet ist, daß zwei mit unterschiedlichen Farbstoffen bzw. Farbpigmenten eingefärbte Kunststoffe mit dem Laserdurchstrahlschweißverfahren gefügt werden, anschließend mit einer Kamera, die Licht einer bestimmten Wellenlänge detektieren kann, betrachtet wird, um den für Licht dieser Wellenlänge durchlässigen Kunststoff bei Bestrahlung mit der bestimmten Lichtquelle transparent erscheinen zu lassen, damit die Schweißnaht somit sichtbar wird und beurteilt werden kann.
2. Verfahren zur zerstörungsfreien Schweißnahtprüfung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet ist, daß
  • a) die Schweißnaht von zwei mit unterschiedlichen Farbstoffen bzw. Farbpigmenten eingefärbten Kunststoffe, die beispielsweise mit dem Laserdurchstrahlschweißverfahren gefügt wurden, sichtbar gemacht werden kann, um
  • b) nach dem Schweißprozess direkt beurteilen zu können, ob die Schweißung den Bauteilanforderungen entsprechen.
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