DE102016005822A1

DE102016005822A1 - Verfahren zum zerstörungsfreien Überwachen (Detektieren) der Einschweißtiefe mindestens einer Laserschweißnaht bei Fügeverbindungen wie einem Blechbauteil aus verschiedenen metallischen Fügepartnern mit unterschiedlichen Schmelztemperaturen und/oder Wärme

Info

Publication number: DE102016005822A1
Application number: DE102016005822.6A
Authority: DE
Inventors: Stefan Hüllinghorst; Boris Zubert; Jan Rathmann
Original assignee: Inpro Innovationsgesellschaft fuer Fortgeschrittene Produktionssysteme in der Fahrzeugindustrie mbH
Current assignee: Inpro Innovationsgesellschaft fuer Fortgeschrittene Produktionssysteme in der Fahrzeugindustrie mbH
Priority date: 2016-05-11
Filing date: 2016-05-11
Publication date: 2017-11-16
Anticipated expiration: 2036-05-12
Also published as: DE102016005822B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum zerstörungsfreien Überwachen (Detektieren) der Einschweißtiefe ETn mindestens einer Laserschweißnaht (4) bei Fügeverbindungen wie einem Blechbauteil (1) aus verschiedenen metallischen Fügepartnern (2; 3) mit unterschiedlichen Schmelztemperaturen und/oder Wärmeleitfähigkeiten. Hierbei wird die Laserschweißnaht (4) des Blechbauteils (1) durch einen induktiv erzeugten Wärmeimpuls angeregt und thermografisch erwärmt und das dadurch bedingte Temperaturprofil des Blechbauteils (1) erfasst und mittels eines mit einer Thermografiekamera (15) gekoppelten Rechners (16) ausgewertet, wobei die Einschweißtiefe ETn der Laserschweißnaht (4) bestimmt wird, indem durch Variation der Frequenz der thermografischen Anregung des Blechbauteils (1) (Anregungsfrequenz) eine Skintiefe δ ermittelt wird, bei der die Gleichung erfüllt ist: Einschweißtiefe ETn = Blechbauteildicke d (mm), gemessen in Richtung der Lotrechten auf letztere, – Skintiefe δ (mm), oder indem mittels einer vorbestimmten Frequenz fGrenz ein Grenzwert der Einschweißtiefe ETGrenz festgelegt und bei der thermografischen Anregung des Blechbauteils (1) ein Überschreiten oder Unterschreiten der Einschweißtiefe ET im Verhältnis zum festgelegten Grenzwert der Einschweißtiefe ETGrenz ermittelt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum zerstörungsfreien Überwachen (Detektieren) der Einschweißtiefe mindestens einer Laserschweißnaht bei Fügeverbindungen wie einem Blechbauteil aus verschiedenen metallischen Fügepartnern mit unterschiedlichen Schmelztemperaturen und/oder Wärmeleitfähigkeiten.
Für die Prozesskontrolle des Laserschweißens werden in der Praxis herkömmlicherweise die Licht- und Schallwellenemissionen des Schweißprozesses herangezogen. Um die Signale aufzufangen, müssen in der Nähe des Schweißortes Detektoren wie z. B. Mikrofone, Fotodioden etc. installiert werden, die den Platzbedarf des Schweißkopfes erhöhen und die Zugänglichkeit zum Werkstück einschränken. Mit diesen Methoden ist die Erkennung der Einschweißtiefe nicht möglich.
Für gewöhnlich wird beim herkömmlichen Verschweißen z. B. von Blechbauteilen so tief geschweißt, bis die Schweißnaht auf der vom Schweißkopf entfernt gelegenen Oberfläche des Werkstücks sichtbar ist.
Aus der EP 0674965 B1 ist ein Verfahren zum Überwachen der Einschweißtiefe in einem Werkstück beim Laserschweißen bekannt, das unabhängig von der Zugänglichkeit der dem Laserstrahl abgewandten Seite des Werkstücks ohne ein zerstörendes Prüfverfahren raumsparend durchgeführt werden kann. Hierzu werden während des Schweißvorgangs die vom Werkstück reflektierte Laserstrahlung und deren Anteil erfasst, der bei beginnender Ausbildung einer Aufschmelzung gleichzeitig mit der sich erhöhenden Laserstrahlabsorption entsprechend sinkt. Hierbei wird zur Überwachung der Einschweißtiefe die von einer Messkreisfläche des Werkstücks, in der sich der Fokus des von der Laseroptik fokussierten Laserarbeitsstrahls befindet, reflektierte Laserstrahlung durch die Laseroptik geleitet sowie integriert, zeitaufgelöst stetig gemessen und die Einschweißtiefe über den erfassten Anteil der vom Werkstück reflektierten Laserstrahlung ermittelt, der sich bei der beginnenden Ausbildung eines Dampfkanals im Werkstück gleichzeitig mit der sich erhöhenden Laserstrahlabsorption entsprechen verringert. Die von der Messkreisfläche des Werkstücks in die Laseroptik reflektierte Laserstrahlung kann mittels eines teildurchlässigen Umlenkspiegels aus der Laseroptik ausgekoppelt und fasergeleitet und gefiltert der Messung zugeführt werden.
Bekannt ist weiterhin die Kontrolle der Einschweißtiefe beim Laserstrahlschweißen von Stahl und Aluminium mittels Spektroskopie (Projektbericht. Dr.-Ing Stefan Kaierle und Dr.-Ing. Joachim Bös). Danach ist bei Fügeprozessen von Stahl- und Aluminiumdünnblechen eine geringe Einschweißtiefe bei möglichst breiter Anbindung hinsichtlich der minimalen Ausbildung von nachteiligen intermetallischen Phasen (Fe_x, Al_y) und der damit übertragbaren hohen Kräfte besonders vorteilhaft.
Intermetallische Phasen (IMP) z. B. bei St/Al-Verbindungen mit hohen Aluminiumanteilen sind hart und spröde. Beim Laserstrahlschweißen von St/Al-Bauteilen ist es notwendig, eine optimale Einschweißtiefe zu erreichen, um eine geringe Durchmischung von Fe und Al und damit eine Minimierung der intermetallischen Phase zu realisieren.
Bei der Fügetechnik ist es daher angebracht, die Einschweißtiefe zu detektieren, da diese in einem direkten Zusammenhang mit der Verbindungsfestigkeit der Fügeverbindung steht.
Es ist bekannt, die aktive Thermografie an Laserschweißnähten einzusetzen, um nicht angebundene Bereich zu detektieren. Dies geschieht auf der Grundlage der Unterschiede im Wärmefluss zwischen angebundenen Bauteilen wie Blechen, d. h. der Wärmeleitung durch die Schweißnaht, und nicht angebundenen Blechen, d. h. der Wärmeleitung durch einen Luftspalt.
Zum Beispiel wird in der DE 10 2012 008 531 B4 ein Verfahren zum zerstörungsfreien Prüfen einer Fügeverbindung eines Bauteils mittels Induktions-Thermografie beschrieben, bei dem das Bauteil in einer Prüfzone des Bauteils mit einem Induktor, der gleichsinnig gewickelte Spulen mit ferromagnetischem Spulenkern aufweist, thermografisch angeregt wird und das durch die induktive Anregung des Bauteils bedingte Temperaturprofil in der Prüfzone des Bauteils mit einer Thermografiekamera erfasst und mittels eines mit der Thermografiekamera gekoppelten Rechners ausgewertet wird. Hierbei wird zwischen den ferromagentischen Spulenkernen der gleichsinnig gewickelten Spulen des Induktors ein ein Sichtfenster für die Thermografiekamera bildender Durchbruch ausgebildet, der auf die Anregungsoberfläche des Bauteils in der Prüfzone des letzteren ausgerichtet wird. Dann wird in die Anregungsoberfläche des Bauteils mittels des Induktors ein Wärmeimpuls eingebracht, der einen transversalen Wärmefluss in der Anregungsoberfläche erzeugt und die Prüfzone des Bauteils homogen erwärmt. Zugleich wird die Thermografiekamera auf der Seite der Anregungsoberfläche des Bauteils positioniert und zu dem das Sichtfenster bildenden Durchbruch des Induktors ausgerichtet, wobei eine hindernisfreie Sicht der Thermografiekamera durch den Durchbruch des Induktors hindurch auf die homogen erwärmte Prüfzone des Bauteils hergestellt wird.
Der Induktor zusammen mit der auf den Durchbruch des Induktors ausgerichteten Thermografiekamera und die Anregungsoberfläche des Bauteils können relativ zueinander bewegt werden. Bei diesem bekannten Verfahren ist jedoch nicht eine Detektion der Einschweißtiefe in einem Bauteil wie z. B. einer St/Al-Verbindung vorgesehen und wird auch nicht in Betracht gezogen.
Aus der 10 2012 018 020 B4 ist weiterhin ein Verfahren und eine Anlage zum zerstörungsfreien Prüfen von mit Abstand aufeinanderfolgenden langgestreckten linienförmigen Fügeverbindungen wie Laserschweißnähten an Bauteilen auf innere Fehler und/oder Oberflächenfehler mittels aktiver Thermografie bekannt. Hierbei werden die Prüfbereiche an den Bauteilen, die jeweils eine der mit Abstand aufeinanderfolgenden langgestreckten linienförmigen Fügeverbindungen umfassen, und das Anregungssystem zusammen mit der Thermografiekamera ununterbrochen relativ zueinander über eine Strecke bewegt, deren Länge der Summe aus den jeweiligen Längen der aufeinanderfolgenden Prüfbereiche und den jeweiligen Längen des Abstandes zwischen den benachbarten Prüfbereichen entspricht. Hierbei wird das Anregungssystem in Bezug zur Mittelachse der Thermografiekamera in Bewegungsrichtung um eine Strecke x vorlaufend positioniert Zugleich erzeugt das Anregungssystem intervallmäßig jeweils während der Relativbewegung über die Länge jedes Prüfbereiches pausenlos die Anregungsenergie, und der entsprechende Prüfbereich wird dabei ununterbrochen mit der Anregungsenergie beaufschlagt. Das Anregungssystem unterbricht während der fortlaufenden Relativbewegung intervallmäßig bei Positionierung an dem jeweils in Bewegungsrichtung vorderen Endes jedes der aufeinanderfolgenden Prüfbereiche automatisch die Erzeugung der Anregungsenergie solange, bis das Anregungssystem während der Relativbewegung jeweils in die Position gelangt, die dem in Bewegungsrichtung hinteren Ende des jeweils nächsten Prüfbereichs entspricht. Darauf wird das Prüfverfahren entsprechend in sich wiederholender Weise durchgeführt, bis während der fortlaufenden Relativbewegung das Anregungssystem in die Position gelangt, die dem in Bewegungsrichtung vorderen Ende des letzten der aufeinanderfolgenden Prüfbereiche entspricht. Hierbei wird während der Relativbewegung mittels der Thermografiekamera für alle absolute Zeitpunkte t = 1, 2, ..., n und alle Punkte P = 1, 2 ..., m einer Fügeverbindung die Informationen über die gesamte Länge der langgestreckten linienförmigen Fügeverbindungen von der Thermografiekamera erfasst und anschließend von einem Rechner des Bildauswertungssystems in einen Filmstreifen transformiert, der dann von dem Bildauswertungssystem ausgewertet wird.
Die Nahtqualität beim Laserschweißen z. B. einer St/Al-Verbindung korreliert mit der optimalen Einschweißtiefe. Eine geringe Vermischung von Fe und Al mindert die Bildung von spröden intermetrallischen Phasen.(IMP). Bei einer optimalen Einschweißtiefe besteht die Schweißnaht vorrangig aus Fe und die Ausprägung der intermetallische Phase (IMP) ist gering, wie sich in der Praxis erwiesen hat. Zudem weisen die Werkstoffe Stahl und Aluminium große Unterschiede in den magnetischen Eigenschaften auf, da
Stahl durch die Eigenschaften: kubisch raumzentriert, ferromagnetisch, 200 < μFe < 5000, und
Aluminium Al durch die Eigenschaften: kubisch flächenzentriert, paramagnetisch μAl = 1,0000022 charakterisiert werden.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist somit, die oben aufgezeigten Unterschiede im Zusammenhang mit der Überwachung der Einschweißtiefe beim Laserschweißen einer Fügeverbindung verschiedener metallischer Fügepartner mit unterschiedlichen Schmelztemperaturen und/oder unterschiedlichen Wärmeleitfähigkeiten zu nutzen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren der eingangs erwähnten Art zur Verfügung zu stellen, mit dem beim Lasershweißen einer Fügeverbindung wie eines Blechbauteils aus verschiedenen metallischen Fügepartnern mit unterschiedlichen Schmelztemperaturen und/oder unterschiedlichen Wärmeleitfähigkeiten eine optimale Einschweißtiefe detektiert werden kann, um eine geringe Durchmischung der unterschiedlichen Materialien der beiden metallischen Fügepartner und damit eine Minimierung der intermetallischen Phase und eine optimale Verbindungsfestigkeit der herzustellenden Fügeverbindung realisieren zu können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Fügeverbindung der beiden verschiedenen metallischen Fügepartner mit unterschiedlichen Schmelztemperaturen und/oder unterschiedlichen Wärmeleitfähigkeiten, insbesondere ein Blechbauteil aus diesen Fügepartnern durch einen induktiv erzeugten Wärmeimpuls angeregt und thermografisch erwärmt wird und das dadurch bedingte Temperaturprofil des Blechbauteils erfasst und mittels eines mit einer Thermografiekamera gekoppelten Rechners ausgewertet wird, wobei die Einschweißtiefe ET_n in der Laserschweißnaht des Blechbauteils bestimmt wird,
indem durch Variation der Frequenz der thermografischen Anregung des Blechbauteils (Anregungsfrequenz) eine Skintiefe δ ermittelt wird, bei der die Gleichung erfüllt ist:
Einschweißtiefe ET (mm) = Blechbauteildicke d (mm), gemessen in Richtung der Lotrechten auf letztere, – Skintiefe δ (mm), oder
indem mittels einer vorbestimmten Frequenz f_Grenz ein Grenzwert der Einschweißtiefe ET_Grenz festgelegt und bei der thermografischen Anregung des Blechbauteils ein Überschreiten oder Unterschreiten der Einschweißtiefe ET im Verhältnis zum festgelegten Grenzwert der Einschweißtiefe ET_Grenz ermittelt wird.
Die Skinetiefe δ wird vorzugsweise nach der Gleichung bestimmt:

κ: = elektrische Leitfähigkeit
f: = Frequenz
μ₀: = Permeabilitätskonstante
μ_r: = relative Permeabilität.

Die induktive Anregung des Blechbauteils kann vorzugsweise mittels eines Induktors erfolgen, der zwischen den Spulenkernen einen Durchbruch aufweist, der auf eine Prüfzone der Anregungsoberfläche des Blechbauteils ausgerichtet wird, in der die Laserschweißnaht des Blechbauteils liegt.
Die Thermografiekamera wird bevorzugt auf der Seite der Anregungsoberfläche des Blechbauteils zum Durchbruch im Induktor ausgerichtet positioniert, wobei eine ungehinderte Sicht der Thermografiekamera durch den Durchbruch des Induktors hindurch auf die Laserschweißnaht in der induktiv erwärmten Prüfzone des Blechbauteils gewährt und das reflektierte Temperaturprofil in der Laserschweißnaht des Blechbauteils durch den Durchbruch des Induktors hindurch sichtfrei erfasst werden.
Eine derartige reflektive Überwachung der Einschweißtiefe ET_n der Laserschweißnaht in das Blechbauteil erweist sich durch die mögliche einseitige Zugänglichkeit des letzteren als günstig.
Die Thermografiekamera kann auch für eine transmissive Erfassung des Temperaturprofils der Laserschweißnaht des Blechbauteils auf der zur Anregungsoberfläche der letzteren entgegengesetzten Seite des Blechbauteils positioniert werden. Hierbei wird davon ausgegangen, dass nur dann eine merkliche Erwärmung stattfindet und festgestellt werden kann, wenn die Einschweißtiefe den Sollwert übersteigt. Somit handelt es sich in diesem Fall um eine fehlerselektive Erwärmung.
Vorzugsweise wird eine Mindest-Einschweißtiefe ET_mindest der Laserschweißnaht in das Blechbauteil vorgegeben und dann ein Prozessfenster von Einschweißtiefen ET_n in das Blechbauteil vs. Frequenzsweep bei konstanter Leistung überwacht, wobei ET_n > ET_mindest als „in Ordnung (i. O.)” und/oder ET_n < ET_mindest „nicht in Ordnung (n. i. O.)” sind. Auf diese Weise kann die Überwachung der Einschweißtiefe ET_mindest in geringerer Taktzeit realisiert werden. Alternativ wird eine Maximal-Einschweißtiefe ET_max der Laserschweißnaht in das Blechbauteil vorgegeben und dann ein Prozessfenster von Einschweißtiefen ET_n in das Blechbauteil vs. Frequenzsweep bei konstanter Leistung überwacht, wobei ET_n < ET_max als „in Ordnung (i. O.)” und/oder ET_n > ET_max „nicht in Ordnung (n. i. O.)” sind.
Der Induktor kann vorzugsweise zusammen mit der auf den Durchbruch des Induktors ausgerichteten Thermografiekamera relativ zu der induktiv erwärmten Prüfzone des Blechbauteils, in der die Einschweißtiefen ET_n der Laserschweißung des Blechbauteils überwacht werden, bewegt werden.
Besonders bevorzugt erfolgt die relative Bewegung des Induktors zusammen mit der auf den Durchbruch des Induktors ausgerichteten Thermografiekamera und induktiv erwärmten Prüfzonen von Laserschweißnähten des Blechbauteils ununterbrochen, d. h. sozusagen „on the fly”, wobei die Einschweißtiefen ET_n der Laserschweißung des Blechbauteils fortlaufend durch Variation der Anregungsfrequenzen überwacht werden.
Bevorzugt erfolgt eine fehlerselektive Überwachung der vorgegebenen Mindest-Einschweißtiefe ET_mindest in das Blechbauteil, indem überprüft wird, ob die Anregungsfrequenz f_ist > f_mindestens oder f_ist < f mindestens ist.
Auch kann eine fehlerselektive Überwachung der vorgegebenen Mindest-Einschweißtiefe ET_mindest erfolgen, indem überprüft wird, ob die Mindest-Einschweißtiefe ET_mindest stets größer als die Differenz ist: Dicke d (mm) des Blechbauteils minus maximale Skintiefe δ_max, bis zu der eine induktive Erwärmung des Blechbauteils möglich ist.
Es kann auch eine Frequenz f, validiert durch Versuche, eingestellt und ein Temperaturgradient überwacht werden.
Besonders bevorzugt wird als Blechbauteil ein St/Al-Blechbauteil verwendet. Hierbei erfolgt die induktive Anregung des St/Al-Blechbauteils von dessen Al-Seite aus.
Die Erfindung betrifft auch eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach jedem der Patentansprüche 1 bis 13, mit einem Induktor, der gleichsinnig gewickelte Spulen mit je einem ferromagnetischem Spulenkern aufweist und von dem das Blechbauteil in einer Prüfzone induktiv anzuregen ist, mit einer Thermografiekamera, von der das durch die induktive Anregung des Blechbauteils bedingte Temperaturprofil in der Prüfzone des Blechbauteils zu erfassen ist, und mit einem mit der Thermografiekamera gekoppelten Rechner für die Auswertung des von der Thermografiekamera erfassten Temperaturprofils des Blechbauteils, wobei der Induktor zwischen den beiden im Abstand zueinander angeordneten ferromagnetischen Spulenkernen mit der jeweils gleichsinnig gewickelten Spule einen ein Sichtfenster für die Thermografiekamera bildenden Durchbruch aufweist, der auf die Anregungsoberfläche des Blechbauteils in der Prüfzone des letzteren auszurichten ist. Diese Anlage zeichnet sich dadurch aus, dass mindestens eine Laserschweißnaht des Blechbauteils durch einen induktiv erzeugten Wärmeimpuls anzuregen und das dadurch bedingte Temperaturprofil des Blechbauteils zu erfassen und mittels des mit der Thermografiekamera gekoppelten Rechners auszuwerten ist derart, dass die Einschweißtiefe ET_n der Laserschweißnaht zu bestimmen ist, indem durch Variation der Frequenz f der thermografischen Anregung des Blechbauteils (Anregungsfrequenz) eine Skintiefe δ zu ermitteln ist, bei der die Gleichung erfüllt ist:
Einschweißtiefe ET = Blechbauteildicke d, gemessen in Richtung der Lotrechten auf letztere, – Skintiefe δ, oder
indem mittels einer vorbestimmten Frequenz f_Grenz ein Grenzwert der Einschweißtiefe ET_Grenz festzulegen und bei der thermografischen Anregung des Blechbauteils (1) ein Überschreiten oder Unterschreiten der Einschweißtiefe ET im Verhältnis zum festgelegten Grenzwert der Einschweißtiefe ET_Grenz zu ermitteln ist.
Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Anlage, mit der die relative Bewegung einer Induktoreinrichtung zusammen mit der auf den Durchbruch des Induktors der Induktoreinrichtung ausgerichteten Thermografiekamera und induktiv erwärmter Prüfzonen von Laserschweißnähten des Blechbauteils ununterbrochen, d. h. sozusagen „on the fly” durchzuführen und die Einschweißtiefen ET_n der Laserschweißung des Blechbauteils fortlaufend durch Variation der Anregungsfrequenzen zu überwachen ist. Hierzu sind während der gemeinsamen Bewegung der Induktoreinrichtung und der Thermografiekamera in Bewegungsrichtung R_B entlang der aufeinanderfolgenden Prüfbereiche des Blechbauteils von der Thermografiekamera für alle absolute Zeitpunkte t = 1, 2, ..., n und für alle Punkte P = 1, 2, ..., m einer linienförmigen Laserschweißnaht die Informationen wie die Variationen der Anregungsfrequenz f und darüber die Einschweißtiefen ET_n über die gesamte Länge jeder der mit Abstand aufeinanderfolgenden Laserschweißnähte des Blechbauteils zu erfassen.
Die vorliegende Erfindung wird nunmehr am Beispiel der Verwendung eines St/Al-Blechbauteils unter Bezug auf die Zeichnungen erläutert. In diesen sind:
1 eine perspektivische transparente Darstellung eines St/Al-Blechbauteils mit zwei Laserschweißnähten unterschiedlicher Einschweißtiefe und zugeordneten intermetallischen Phasen,
2 eine der 1 entsprechende perspektivische Darstellung des St/Al-Bauteils ohne Transparenz, wobei die Laserschweißnähte mit unterschiedlicher Einschweißtiefe sichtbar sind,
3a ein Diagramm, in dem die Erwärmung in den intermetallischen Phasen des St/Al-Bauteils bei unterschiedlichen Einschweißtiefen in Abhängigkeit von der Anregungszeit des St/Al-Blechbauteils dargestellt ist,
3b ein Diagramm, das einen Ausschnitt des Diagramm gemäß 3a zeigt,
4 eine schematische Anordnung zur Anregung der Laserschweißnaht des St/Al-Blechbauteils mittels Induktionsthermografie,
5 eine schematische Schnittansicht des St/Al-Blechbauteils mit Laserschweißnaht, aus der die Skintiefe mit dem Bereich des induzierten Stromflusses hervorgeht,
6 ein Diagramm, aus dem die Änderung der Skintiefe in Abhängigkeit vom induzierten Stromfluss hervorgeht,
7 ein Diagramm, das die magnetische Flussdichteverteilung in dem St/Al-Blechbauteil mit einer Fe-Laserschweißnaht bei einer Anregungsfrequenz f = 5 kHz zeigt,
8 eine diagrammartige Darstellung, aus der die Erwärmung der Laserschweißnaht durch induktiven Stromfluss und die Einschweißtiefe ET_n hervorgehen,
9 ein weiteres Diagramm der magnetischen Flussdichteverteilung in dem St/Al-Bauteil mit der Fe-Laserschweißnaht entsprechend 5, jedoch bei einer Anregungsfrequenz f = 25 kHz,
10 ein Diagramm, aus dem die Temperaturverläufe bei verschiedenen Einschweißtiefen ET_n in das St/Al-Blechbauteil und bei der Anregungsfrequenz f = 5 kHz für reflektives sowie transmissives Detektieren der Einschweißtiefen ET_n hervorgehen,
11 ein Diagramm, aus dem die Messpunkte zu den in 10 dargestellten Temperaturverläufen bei reflektiver sowie transmissiver Detektion der Einschweißtiefe ET_n hervorgehen,
12 eine schematische Ansicht eines Schnitts des St/Al-Blechbauteils, aus der die Überwachung eines Prozessfensters von Einschweißtiefen ET_n in das St/Al-Blechbauteil derart ablesbar ist, dass ET_n ≤ ET_max „in Ordnung (i. O.)” und/oder ET_n > ET_max „nicht in Ordnung (n. i. O.) ist,
13 eine der 12 entsprechende schematische Ansicht des Schnitts des St/Al-Blechbauteils, in der die Skintiefe δ_max dargestellt ist, bis zu der eine Erwärmung des St/Al-Blechbauteils durch induzierten Stromfluss möglich ist,
14 eine schematische Darstellung einer Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, und
15 eine schematische Darstellung einer anderen Ausführungsform des Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Wie aus den 1 und 2 hervorgeht, die für zwei Einschweißtiefen ET₁ und ET₂ zum einen in perspektivischer und transparenter Darstellung (1) und zum anderen nur in perpektivischer Darstellung (2) ein St/Al-Blechbauteil 1 aus einem Al-Blech 2 und einem St-Blech 3 mit Laserschweißnähten 4 und mit entsprechenden intermetallischen Phasen IMP1 und IMP2 zeigen, können bei dieser St/Al-Verbindung 1 zwar durch die um den Faktor 5 höhere Wärmleitfähigkeit k von Aluminium durchaus Unterschiede zur intermetallischen Phase IPM bestehen, jedoch lassen sich daraus keine Rückschlüsse auf die Einschweißtiefe ET_n der Laserschweißnaht 4 in das St/Al-Blechbauteil 1 ableiten.
So ergibt sich für eine St/Al-Verbindung mit folgenden Parametern:
Al: spezifische Wärmekapizität: c = 900 J/kg K und Wärmeleitfähigkeit: κ = 237 W/m K und
St: spezifische Wärmekapazität: c = 475 J/kg K und Wärmeleitfähigkeit: κ = 44,5 W/m K

a) bei der Einschweißtiefe ET₁ = 1,6 mm eine intermetallische Phase IMP1 mit spezifischer Wärmekapazität: c = 600 J/kg K und Wärmeleitfähigkeit: κ = W/kg K, und
b) bei der Einschweißtiefe ET₂ = 2 mm eine intermetallische Phase IMP2 mit spezifischer Wärmekapazität: c = 475 J/kg K und Wärmeleitfähigkeit: κ = 40/m K bei einer Anregungszeit von t = 2,2 s und einer Oberflächentemperatur (K) 298.

3a zeigt diagrammartig die Erwärmungstemperatur t in K (Kelvin) über die Anregungszeit t (s) für folgende Vorgaben:

– die intermetallische Phase IMP1 bei großer Einschweißtiefe,
– Stahl bei großer Einschweißtiefe,
– die intermetallische Phase IPM2 bei großer Einschweißtiefe,
– die intermetallische Phase IPM1 bei geringer Einschweißtiefe,
– Stahl bei geringer Einschweißtiefe,
– die intermelattische Phase IPM2 bei geringer Einschweißtiefe.

Da die entsprechenden Graphen annähernd zusammenfallen, ist der durch das Rechteck oben in 3a symbolisierte Ausschnitt der Kurvenverläufe in 3b vergrößert diagrammartig dargestellt. Für das gegebene Beispiel beträgt die Flächenheizung auf der Aluminiumseite des St/Al-Blechbauteils 25 KW/m².
Insbesondere aus der 3b ist ablesbar, dass sich bei den verschiedenen Wärmeleitfähigkeiten der intermetallischen Phasen IMP1 und IMP2 Differenzen lediglich im mK-Bereich ergeben.
4 zeigt schematisch eine Anordnung zur Anregung der Laserschweißnaht 4 eines St/Al-Blechbauteils 1 mittels Induktionsthermografie, wobei ein Induktor 5, der einen Fe-Kern 6 und eine auf diesem befindliche Spule 7 aus Kupfer aufweist, auf der Seite des Al-Bleches 2 positioniert ist, und das St-Al-Blechbauteil 1 von der Seite des Al-Bleches 2 aus induktiv angeregt wird.
5 zeigt eine schematische Schnittansicht des St/Al-Blechbauteils 1 aus dem Al-Blech 2 und dem Fe-Blech 3 mit einer Laserschweißnaht 4 und einer intermetallischen Phase IMP, wobei die Skintiefe δ (mm) und der Bereich des St/Al-Blechbauteils 1 ersichtlich sind, in dem der induzierte Stromfluss wirksam ist.
Das zugeordnete Diagramm gemäß 6 verdeutlicht die Abhängigkeit der Skintiefe δ (mm) von der durch den induzierten Stromfluss erzeugten Jouleschen Wärme (J).
7 zeigt diagrammartig die magnetische Flussdichteverteilung entlang einer Fe-Laserschweißnaht ET₂ = 1,5, die in das Al-Blech 2 des St/Al-Blechbauteils 1 hinein geschweißt ist, wobei das St/Al-Blechbauteil 1 von der Al-Seite (oben) induktiv mit einer Frequenz f = 5 kHz zum Zeitpunkt t = 0,51 s angeregt ist.
Die in 7 zur Oberfläche des Al-Bleches 2 in etwa parallel ausgerichteten Pfeile P, deren Länge logarithmisch proportional zu ihrem Betrag (magnetische Flussdichte) ist, symbolisieren den Skineffekt (Eindringtiefe) δ (mm). Die Eindringtiefe beschreibt die Tiefe, bei der der obeflächlich maximale Beetrag (100%) auf 37% abgeschwächt ist.
Die Iso-Konturen in 7 stellen ebenfalls die magnetische Flussdichte dar, deren einzelne Beträge aus der in 7 seitlich vorgesehenen Skala entnehmbar ist. Es zeigt sich, dass die Oberfläche der Fe-Laserschweißnaht 4 eine hohe magnetische Flussdichte aufweist.
8 zeigt die Vernetzung eines FEM-Modells und die Bemessung der Einschweißtiefe. Hierbei ist zu beachten, dass die in 7 und 9 beschriebenen Paramerter ET_x stets durch 2 geteilt werden müssen, damit sie die in 8 dargestellte Einschweißtiefe ergeben.
9 zeigt entsprechend der 7 diagrammartig die magnetische Flussdichteverteilung in dem St/Al-Blechbauteil 1 mit der Fe-Laserschweißnaht 4, die in das Al-Blech 2 eingeschweißt ist, bei induktiver Anregung von der Al-Seite aus. Hier betragen die Anregungsfrequenz f = 25 kHz, die Anregungsdauer 0,51 s und die Einschweißtiefe ET₂ = 1,5.
9 verdeutlicht, dass die magnetische Flussdichte in diesem Fall an der Oberfläche der Laserschweißnaht 4 wesentlich geringer ist, da die Skintiefe δ (Eindringtiefe) viel kleiner ist.
Hieraus ergibt sich die erfindungswesentliche Erkenntnis, dass über eine Variation der Anregungsfrequenz f definiert werden kann, in welcher Tiefe die Fe-Laserschweißnaht 4 erwärmt wird bzw. wie stark.
10 zeigt ein Diagramm, aus dem – unterschiedlich markiert – die Temperaturverläufe bei verschiedenen Einschweißtiefen ET_n zwischen 0,5 mm und 1,5 mm in das St/Al-Blechbauteil 1 und bei der Anregungsfrequenz f = 5 kHz für ein reflektives sowie transmissives Detektieren der Einschweißtiefen ET_n hervorgehen. Hierbei entspricht die ET₂ der Einschweißtiefe in dem St/Al-Blechbauteil 1, betrachtet vom unten liegenden St-Blech 3 aus.
Es ist zu sehen, dass sich bei großen Einschweißtiefen ET_n reflektiv eine wesentlichen höhere Erwärmung ergibt. Bei der Einschweißtiefe von 1,5 mm ist bei transmissiver Detektion auf der Oberfläche des St-Bleches 3 eine höhere Erwärmung zu erkennen.
11 zeigt ein Diagramm, aus dem die Messpunkte zu den in 10 dargestellten Temperaturverläufen bei der reflektiven sowie der transmissiven Detektion der Einschweißtiefe ET_n hervorgehen,
Aus 12 geht eine schematische Ansicht eines Schnitts des St/Al-Blechbauteils 1 hervor, aus der die Überwachung eines Prozessfensters von Einschweißtiefen Et_n in das St/Al-Blechbauteil 1 derart ablesbar ist, dass ET_n > T_max „nicht in Ordnung – (n. i. O.)” und/oder ET_n ≤ T_max „in Ordnung (i. O.)” sind. Mit anderen Worten, es ist zu überwachen, dass eine maximale Einschweißtiefe unterschritten wird.
13 zeigt eine der 12 entsprechende schematische Ansicht des Schnitts des St/Al-Blechbauteils 1, in der die Skintiefe δ_max dargestellt ist, bis zu der eine Erwärmung des St/Al-Blechbauteils 1 durch einen induzierten Stromfluss möglich ist,
Aus 14 geht eine Ausführungsform des Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßemn Verfahrens hervor, bei der der Induktor 5 einen einstückigen Rahmen 8 aus ferromagnetischen Material aufweist, der zwei parallele, im Abstand zueinander angeordnete rechteckförmige ferromagnetische Polplatten 9 besitzt. Die beiden Polplatten 9 sind an ihren Enden 10 jeweils über einstückig mit diesen ausgebildeten, verhältnismäßig schlanken Spulenkerne 11 derart verbunden sind, dass zwischen letzteren ein Durchbruch 12 des Induktors 5 gebildet ist, der von oben eine freie Sicht in den Raum zwischen den Polplatten 9 des Induktors 5 gewährt. Auf den beiden Spulenkernen 11, die im Querschnitt rechteckförmig sind und deren obere Fläche mit der jeweiligen Oberkante der beiden Polplatten 9 fluchtet, ist jeweils eine Spule 7 vorgesehen. Die beiden Spulen 7 sind gleichsinnig gewickelt und in Reihe geschaltet.
Zum zerstörungsfreien Überwachen (Detektieren) der Einschweißtiefe ET_n der Laserschweißnaht 4 des St/Al-Blechbauteils 1 wird in die Al-seitige Anregungsoberfläche des letzteren mittels des Induktors 5 ein einen transversalen Wärmefluss erzeugender Wärmeimpuls induktiv eingebracht, wobei der Durchbruch 12 zwischen den Spulenkernen 11 des Induktors 5 auf eine die Laserschweißnaht 4 umfassende Prüfzone 13 der Anregungsoberfläche 14 des zu prüfenden St/Al-Blechbauteils 1 ausgerichtet und die Prüfzone 13 des letzteren homogen erwärmt wird.
Zugleich wird auf der Seite der Anregungsoberfläche 14 des zu prüfenden St/Al-Blechbauteils 1 eine Thermografiekamera 15 zum Durchbruch 12 im Induktor 5 ausgerichtet so positioniert, dass eine ungehinderte Sicht der Thermografiekamera 15 durch den Durchbruch 12 des Induktors 5 hindurch auf die homogen erwärmte Prüfzone 13 des St/Al-Blechbauteils 1 gegeben ist und das reflektierte Temperaturprofil des letzteren von der Thermografiekamera 15 durch den Durchbruch 12 des Induktors 5 hindurch sichtfrei erfasst wird. Das von der Thermografiekamera 15 erfasste reflektierte Temperaturprofil des geprüften St/Al-Blechbauteils 1 wird dann mittels eines mit der Thermografiekamera 15 gekoppelten Rechners 16 ausgewertet, wobei die Einschweißtiefe ET_n der Laserschweißnaht 4 bestimmt wird, indem durch Variation der Frequenz f der thermografischen Anregung des St/Al-Blechbauteils 1 eine Skintiefe δ ermittelt wird, bei der die Gleichung erfüllt ist: Einschweißtiefe ET_n (mm) + Skintiefe δ (mm) = Dicke d (mm) der St/Al-Verbindung, gemessen in Richtung der Lotrechten auf letztere.
Der Induktor 5 kann geeigneterweise in einem Anstand d = 1 mm parallel zur Anregungsoberfläche 14 des zu prüfenden St/Al-Blechbauteils 1 führbar sein, wobei das auf den Durchbruch 12 des Induktors 5 ausgerichtete Objektiv 17 der Thermografiekamera 15 oberhalb des Induktors 5 stets in einem Abstand von h = 120 mm zu der Anregungsoberfläche 14 des zu prüfenden St/Al-Blechbauteils 1 positioniert bleibt. Am Induktor 5 kann ein nicht dargestellter Abstandssensor vorgesehen sein, mit dem der Abstand h des Induktors 5 zur Prüfzone 13 des St/Al-Blechbauteils 1 während der zerstörungsfreien Überwachung der Einschweißtiefen ET_n der Laserschweißnähte 4 des ST/Al-Blechbauteils 1 konstant zu halten ist.
Aus 15 geht schematisch einer weiteren Ausführungsform der Anlage zur Durchführung des Verfahren zum zerstörungsfreien Übertwachen der Einschweißtiefen von mit Abstand aufeinanderfolgenden langgestreckten linienförmigen Laserschweißnähten 18 an dem St/Al-Blechbauteil 1 mittels aktiver Thermografie hervor. Eine Induktoreinrichtung 19 dient zur thermografischen Anregung von mit Abstand aufeinanderfolgenden Prüfbereichen 20 des St/Al-Blechbauteils 1, die jeweils eine der mit Abstand aufeinanderfolgenden langgestreckten linienförmigen Laserschweißnähte 18 umfassen, mittels induktiv erzeugter Wärmeimpulse. Die Induktorreinrichtung 19 ist mit einer steuerbaren Geschwindigkeit v_D relativ zur Oberfläche 14 des St/Al-Blechbauteils 1 zu bewegen und in einem verhältnismäßig geringen, variierbaren Abstand zur Oberfläche 14 des letzteren angeordnet.
Die auf das St/Al-Blechbauteil 1 auszurichtende Thermografiekamera 15 ist bei der Ausführungsform der Anlage gemäß 15 auf der zur Induktoreinrichtung 19 gegenüberliegenden Seite des St/Al-Blechbauteils 1 positioniert und zusammen mit der Induktoreinrichtung 19 zum St/Al-Blechbauteil 1 mit einer variierbaren Geschwindigkeit v_K zu bewegen. Die Induktoreinrichtung 19 ist in Bezug auf die Mittelachse 21 der Thermografiekamera 15 um eine veränderbare Strecke x in Bewegungsrichtung R_B vorlaufend positioniert.
Bei der Ausführungsform der Anlage gemäß 15 ist das St/Al-Blechauteil 1 feststehend und die Induktoreinrichtung 19 zusammen mit der Thermografiekamera 15 gleichzeitig mittels eines steuerbaren Antriebssystems 22 in Bewegungsrichtung R_B entlang der aufeinanderfolgenden Prüfbereiche 20 zu bewegen, die jeweils eine der langgestreckten linienförmigen Laserschweißnähte 18 des St/Al-Blechauteils 1 umfassen.
Die Geschwindigkeit v_D der Induktoreinrichtung 19 und die Geschwindigkeit v_K der Thermografiekamera 15, die mit der Induktoreinrichtung 19 gleichzeitig in Bewegungsrichtung R_B zu bewegen ist, können gleich oder unterschiedlich sein, konstant gehalten und/oder variiert werden. Maximal ist eine Prüfgeschwindigkeit von 10 cm/s zu verwenden.
Die thermografische Anregung des St/Al-Blechauteils 1 mittels der Induktoreinrichtung 19 ist derart automatisch zu steuern, dass jeweils während der Bewegung der Induktoreinrichtung 19 über die Länge jedes Prüfbereiches 20 des St/Al-Blechauteils 1 der entsprechende Prüfbereich 20 dabei pausenlos durch einen induktiv erzeugten Wärmeimpuils thermografisch anzuregen ist, wobei das dadurch bedingte Temperaturprofil der jeweiligen Prüfbereiche 20 des St/Al-Blechbauteils 1 jeweils erfasst und mittels des mit der Thermografiekamera 15 gekoppelten Rechners 16 die Einschweißtiefen ET_n jeder Laserschweißnaht 18 bestimmt werden, indem durch Variation der Frequenz f der thermografischen Anregung jedes Prüfbereiches 20 des St/Al-Blechbauteils 1 (Anregungsfrequenz) die Skintiefe δ ermittelt wird, bei der die Gleichung erfüllt ist: Einschweißtiefe ET_n(mm) + Skintiefe δ (mm) = Dicke d (mm) des St/Al-Blechbauteils 1, gemessen in Richtung der Lotrechten auf letzteres.
Zudem ist bei der intervallmäßigen Positionierung der Induktoreinrichtung 19 jeweils an dem in Bewegungsrichtung R_B vorderen Ende 23 der mit Abstand aufeinanderfolgenden Prüfbereiche 20 des St/Al-Blechbauteils 1 die Funktion der Induktoreinrichtung 19 außer Betrieb gesetzt, bis diese bei ihrer fortlaufenden Bewegung in Bewegungsrichtung R_B in eine Position gelangt, die stets dem in Bewegungsrichtung R_B hinteren Ende 24 des jeweils nächsten Prüfbereichs 20 entspricht.
Der Abstand der Induktoreinrichtung 19 zu jedem Prüfbereich 20 des zu beaufschlagenden St/Al-Blechbauteils 1 kann von dem Antriebssystem 22 in Abhängigkeit von der Höhe der Geschwindigkeit v_D der Induktoreinrichtung 19 in Bewegungsrichtung R_B gesteuert werden.
Während der gemeinsamen Bewegung der Induktoreinrichtung 19 und der Thermografiekamera 15 in Bewegungsrichtung R_B entlang der aufeinanderfolgenden Prüfbereiche 20 des St/Al-Blechbauteils 1 werden von der Thermografiekamera 15 für alle absolute Zeitpunkte t = 1, 2, ..., n und für alle Punkte P = 1, 2, ..., m einer linienförmigen Laserschweißnaht 18 die Informationen wie die Variationen der Anregungsfrequenz f und darüber die Einschweißtiefen ET_n über die gesamte Länge jeder der mit Abstand aufeinanderfolgenden Laserschweißnähte 18 des St/Al-Blechbauteils 1 erfasst.
Es versteht sich, das die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nicht beschränkt sind auf die speziellen Strukturen, Verfahrensschritte oder Materialien, die hier offenbart sind, sondern auf deren Äquivalente ausgedehnt werden können, wie es für einen Durchschnittsfachmann auf den relevanten Gebieten erkennbar ist.
Es versteht sich, dass die hier benutzte Terminologie lediglich zum Beschreiben bestimmter Ausführungsformen verwendet wird und nicht als beschränkend auszulegen ist. Die beschriebenen Merkmale, Strukturen oder Eigenschaften können in jeder geeigneten Weise in einer oder mehreren Ausführungsformen kombiniert werden.
Bezugszeichenliste

1: St/Al-Blechbauteil
2: Al-Blech
3: St/Fe-Blech
4: Laserschweißnaht
5: Induktor
6: Fe-Kern des Induktors
7: Spulen
8: einstückiger Rahmen des Induktors
9: Polplatten
10: Ende der Polplatten
11: Spulenkerne
12: Durchbruch des Induktors
13: Prüfzone der Laserschweißnaht
14: Anregungsoberfläche
15: Thermografiekamera
16: Rechner
17: Objektiv
18: linienförmige Laserschweißnähte
19: Induktoreinrichtung
20: beabstandete Prüfbereiche
21: Mittelachse der Thermografiekamera
22: steuerbare Antriebseinrichtung
23: vorderes Ende jedes Prüfbereiches
24: hinteres Ende jedes Prüfbereiches
ET_n: Einschweißtiefe
IMP: intermetallische Phase
d: Dicke des St/Al-Blechbauteils
f: Anregungsfrequenz
t: Anregungszeit
δ: Skintiefe (Eindringtiefe)
P: die Skintiefe symbolisiernde Pfeile
J: Joulsche Wärme
v_D: steuerbare Geschwindigkeit der Induktoreinrichtung
v_K: Geschwindigkeit der Bewegung der Thermografiekamera
R_B: Bewegungsrichtung
x: veränderbare Strecke

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 0674965 B1 [0004]
DE 102012008531 B4 [0009]

Claims

Verfahren zum zerstörungsfreien Überwachen (Detektieren) der Einschweißtiefe ET_n mindestens einer Laserschweißnaht (4) bei Fügeverbindungen wie einem Blechbauteil (1) aus verschiedenen metallischen Fügepartnern mit unterschiedlichen Schmelztemperaturen und/oder Wärmeleitfähigkeiten. dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Laserschweißnaht (4) des Blechbauteils (1) durch einen induktiv erzeugten Wärmeimpuls angeregt und thermografisch überwacht wird und das dadurch bedingte Temperaturprofil des Blechbauteils (1) erfasst und mittels eines mit einer Thermografiekamera (15) gekoppelten Rechners (16) ausgewertet wird, wobei die Einschweißtiefe ET_n der Laserschweißnaht (4) bestimmt wird, indem durch Variation der Frequenz f der thermografischen Anregung des Blechbauteils (1) (Anregungsfrequenz) eine Skintiefe δ ermittelt wird, bei der die Gleichung erfüllt ist: Einschweißtiefe ET_n = Blechbauteildicke d, gemessen in Richtung der Lotrechten auf letztere, – Skintiefe δ, oder indem mittels einer vorbestimmten Frequenz f_Grenz ein Grenzwert der Einschweißtiefe ET_Grenz festgelegt und bei der thermografischen Anregung des Blechbauteils (1) ein Überschreiten oder Unterschreiten der Einschweißtiefe ET im Verhältnis zum festgelegten Grenzwert der Einschweißtiefe ET_Grenz ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Skintiefe δ bestimmt wird nach der Gleichung:
κ = elektrische Leitfähigkeit f = Frequenz μ₀ = Permeabilitätskonstante μ_r = relative Permeabilität
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die induktive Anregung des Blechbauteils (1) mittels eines Induktors (5) erfolgt, der zwischen den Spulenkernen (11) einen Durchbruch (12) aufweist, der auf eine Prüfzone (13) der Anregungsoberfläche (14) des Blechbauteils (1) ausgerichtet wird, in der die Laserschweißnaht (4) des letzteren liegt.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Thermografiekamera (15) auf der Seite der Anregungsoberfläche (14) des Blechbauteils (1) zum Durchbruch (12) im Induktor (5) ausgerichtet positioniert wird, wobei eine ungehinderte Sicht der Thermografiekamera (15) durch den Durchbruch (12) des Induktors (5) hindurch auf die Laserschweißnaht (4) in der induktiv erwärmten Prüfzone (13) des Blechbauteils (1) gewährt und das reflektierte Temperaturprofil in der Laserschweißnaht (4) des Blechbauteils (1) durch den Durchbruch (12) des Induktors (5) hindurch sichtfrei erfasst wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Thermorgafiekamera (15) für eine transmissive Detektion der Einschweißtiefe ET_n der Laserschweißnaht (4) des Blechbauteils (1) auf der zur Anregungsoberfläche (14) des letzteren entgegengesetzten Seite der Oberfläche des Blechbauteils (1) positioniert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mindest-Einschweißtiefe ET_mindest in das Blechbauteil (1) vorgegeben wird und dann eine Überwachung eines Prozessfensters von Einschweißtiefen ET_n in das Blechbauteil (1) überwacht wird, wobei ET_n > ET_mindest „in Ordnung (i. O)” und ET_n < ET_mindest „nicht in Ordnung (n. i. O.)” ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Induktor (5) zusammen mit der auf den Durchbruch (12) des Induktors (5) ausgerichteten Thermografiekamera (15) und die induktiv erwärmte Prüfzone (13) des Blechbauteils (1), in der die Einschweißtiefen ET_n der Laserschweißung des letzteren überwacht werden, relativ zueinander bewegt werden.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die relative Bewegung des Induktors (5) zusammen mit der auf den Durchbruch (12) des Induktors (5) ausgerichteten Thermografiekamera (15) und der induktiv erwärmten Prüfzone (13) des Blechbauteils (1) ununterbrochen erfolgt, wobei die Einschweißtiefen ET_n der Laserschweißung des letzteren fortlaufend durch Variation der Anregungsfrequenzen f überwacht (ermittelt) werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dadurch gekennzeichnet, dass eine fehlerselektive Überwachung der vorgegebenen Mindest-Einschweißtiefe ET_mindest im Blechbauteil (1) erfolgt, indem überprüft wird, ob die Anregungsfrequenz f_ist > f_mindestens oder f_ist < f mindestens ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–8, dadurch gekennzeichnet, dass eine fehlerselektive Überwachung der vorgegebenen Mindest-Einschweißtiefe ET_mindest erfolgt, indem überprüft wird, dass die Mindest-Einschweißtiefe ET_mindest stets größer als die Differenz ist: Dicke d des Blechbauteils (1) minus maximale Skintiefe δ_max, bis zu der eine induktive Erwärmung des Blechbauteils (1) möglich ist, oder indem mittels einer vorbestimmten Frequenz f_Grenz ein Grenzwert der Einschweißtiefe ET_Grenz festgelegt und bei der thermografischen Anregung des Blechbauteils (1) ein Überschreiten oder Unterschreiten der Einschweißtiefe ET im Verhältnis zum festgelegten Grenzwert der Einschweißtiefe ET_Grenz ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mindest-Einschweißtiefe ET_mindest in das Blechbauteil (1) vorgegeben wird und dann eine Überwachung eines Prozessfensters von Einschweißtiefen ET_n in das Blechbauteil (1) überwacht wird, wobei ET_n ≤ ET_mindest „in Ordnung (i. O)” und ET_n > ET_mindest „nicht in Ordnung (n. i. O.)” ist.
Verfahren nach jedem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Blechbauteil (1) ein St/Al-Blechbauteil verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die induktive Anregung des St/Al-Blechbauteils (1) von der Al-Seite des letzteren aus erfolgt.