Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur
Überprüfung der Qualität von Punktschweißverbindungen, die
mittels einer im Kontakt mit den miteinander zu verschweißenden
Teilen aus mindestens einem ersten Metall bringbaren Elektrode
aus einem zweiten Metall ausgeführt werden.The present invention relates to a method for
Checking the quality of spot welds that
by means of one in contact with those to be welded together
Parts from at least a first metal bringable electrode
made of a second metal.
Punktschweißungen werden vielfach, so z. B. im Automobilbau
verwendet, wo metallische, insbesondere Blechteile miteinander
verbunden werden sollen. Insbesondere wenn die Punktschweiß
verbindung nicht nur zum vorläufigen Zusammenheften von
Bauteilen dienen soll, sondern die endgültige Verbindung
zwischen diesen darstellt muß sichergestellt sein, daß sie den
Betriebsbelastungen standhalten kann. Bestimmend für die
Qualität eines solchen Schweißpunktes ist eine ausreichende
Wärmeentwicklung und Schmelzbadgröße unter den Elektroden.
Fließt der Schweißstrom z. B. über Nebenschlüsse, kann dies zu
sog. Kaltschweißungen mit ungenügenden Festigkeiten führen. Vor
allem im Zuge von automatisierten Fabrikationsprozessen besteht
das Bedürfnis nach einer Überprüfung der Qualität solcher
Punktverschweißungen, die mit geringerem zeitlichen und
apparativen Aufwand durchgeführt werden kann als die an sich
möglichen, sonst zur Materialprüfung verwendeten Verfahren.Spot welds are used frequently, e.g. B. in automotive engineering
used where metallic, especially sheet metal parts with each other
should be connected. Especially when the spot sweat
connection not only for the preliminary stitching of
Components should serve, but the final connection
between them must be ensured that the
Can withstand operating loads. Determining for that
The quality of such a welding spot is sufficient
Development of heat and size of the weld pool under the electrodes.
Does the welding current flow e.g. B. on shunts, this can be too
so-called cold welds with insufficient strength. In front
exists mainly in the course of automated manufacturing processes
the need for a review of the quality of such
Spot welds with less time and
apparatus expenditure can be carried out than that per se
possible procedures otherwise used for material testing.
Bekannt ist es, stichprobenmäßig Kontrollen durch das
gewaltsame Aufreißen von derartigen Schweißverbindungen
durchzuführen.It is known to carry out random checks by the
violent tearing of such welds
perform.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein zerstörungsfreies
Prüfverfahren für Punktschweißungen, das fast zeitgleich
unmittelbar nach jeder einzelnen erfolgten Schweißung mit
geringem Aufwand durchgeführt werden kann. Es soll darüber
hinaus ohne den Einsatz empfindlicher Meßinstrumente in
unmittelbarer Nähe der Schweißstelle auskommen.The object of the present invention is a non-destructive
Test method for spot welding, almost simultaneously
immediately after each individual weld
can be carried out with little effort. It's supposed to be about it
addition, without the use of sensitive measuring instruments in
get close to the welding point.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt dadurch, daß die am
Schweißpunkt unmittelbar nach Durchführung der Schweißung
herrschende Temperatur durch Abgreifen der zwischen den Teilen
bzw. an der Elektrode durch das Schweißen induzierten
thermoelektrischen Spannung ermittelt und zur Grundlage der
Qualitätsbeurteilung gemacht wird. Der Schweißstrom wird nach
Beendigung der Schweißung abgeschaltet und die Elektrode sowie
das Werkstück selbst, die aus verschiedenen Metallen bestehen,
wirken dann als Thermoelement. Die dann induzierte Spannung ist
je nach den verwendeten Metallen unterschiedlich und beträgt im
vorzugsweise betrachteten Fall des Verschweißens von Stahl-
(d. h. Eisen-)Teilen mit Hilfe einer Kupferelektrode ca. 1 mV
je 100 K der Temperatur, die die Schweißstelle zu diesem
Zeitpunkt noch aufweist. Eine etwaige Kaltverschweißung würde
sich dadurch bemerkbar machen, daß die abgegriffene Spannung
unter einem bestimmten, experimentell zu ermittelnden Wert
bleibt. Die daraufhin zur Qualitätssicherung zu ergreifenden
Maßnahmen (Wiederholung der Schweißung bzw. Aussortieren des
Werkstückes als Ausschuß) können dann, wie dem Fachmann
geläufig, auch automatisiert erfolgen, bilden jedoch keinen
Teil der Erfindung. Dabei können die zur Erfassung der
thermoelektrischen Spannungen erforderlichen Meßinstrumente
abseits der Schweißstelle angeordnet und den dort herrschenden
Belastungen durch hohe Temperatur, Dämpfe usw. entzogen werden.This problem is solved in that the
Spot weld immediately after welding
prevailing temperature by tapping the between the parts
or induced on the electrode by welding
thermoelectric voltage determined and the basis of
Quality assessment is made. The welding current is after
End of welding turned off and the electrode as well
the workpiece itself, which consist of different metals,
then act as a thermocouple. The voltage then induced is
depending on the metals used and is in
preferably considered case of welding steel
(i.e. iron) parts using a copper electrode approx. 1 mV
100 K each of the temperature that the welding point to this
Still has time. Any cold welding would
are noticeable in that the tapped voltage
below a certain value to be determined experimentally
remains. The then to be taken for quality assurance
Measures (repetition of the welding or rejection of the
Workpiece as a committee) can then, as the expert
common, also automated, but do not form
Part of the invention. It can be used to record the
thermoelectric voltages required measuring instruments
arranged away from the welding point and the prevailing there
Stresses caused by high temperature, vapors etc. can be removed.
Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht
darin, daß die in an sich bekannter Weise während der
Schweißung gemessenen Werte der Schweißspannung und des
-stromes in Verbindung mit der gemessenen Temperatur zur
Grundlage der Qualitätsbeurteilung gemacht werden. Die
eingespeiste Leistung kann in einer Recheneinrichtung
gespeichert und anschließend mit den neu gemessenen
Temperaturwerten korreliert werden, wobei auch hier die z. B.
für verschiedene Blechdicken oder Materialchargen als zulässig
anzusehenden Grenzwerte auf dem Versuchswege festzustellen
sind.There is an embodiment of the method according to the invention
in that in a manner known per se during the
Values of welding voltage and welding measured
current in connection with the measured temperature
Basis of the quality assessment. The
fed power can in a computing device
saved and then with the newly measured
Temperature values are correlated, with the z. B.
as permissible for different sheet thicknesses or material batches
limit values to be observed on the test route
are.
Für die gebräuchlichen Verfahren, die mit zwei aufeinander
entgegengesetzten Seiten der Teile einander gegenüberliegenden,
gleichzeitig mit letzteren in Kontakt kommenden Elektroden
ausgeführt werden, wird gemäß einem weiteren Merkmal der
Erfindung die Temperatur aus dem Mittelwert zwischen den
getrennt an jeder Elektrode gemessenen Spannungen ermittelt.
Hierdurch können parasitäre Thermospannungen z. B. auf der
Eisenseite und eventuelle kleine Leckströme des während der
Messung abgeschalteten Schweißstromes ausgeglichen werden.For the common procedures with two on top of each other
opposite sides of the parts opposite each other,
electrodes coming into contact with the latter at the same time
will be executed according to another feature of
Invention the temperature from the mean between the
voltages measured separately on each electrode.
This can cause parasitic thermal voltages such. B. on the
Iron side and any small leakage currents during the
Measurement switched off welding current can be compensated.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist schematisch in der
Zeichnung dargestellt. Zwei Stahlbleche 1, 2 werden durch eine
Punktschweißung miteinander verbunden, indem zwei
Kupferelektroden 3, 4 einander gegenüberliegend mit den
zusammengepreßten Blechen 1, 2 in Kontakt gebracht werden.
Hierauf werden diese mit Hilfe einer bekannten
Schweißstromquelle 9 mit einem Strom, meist einem Gleichstrom,
beaufschlagt, was zu einer Erhitzung und schließlich zum
Schmelzen einer Schweißstelle 5 führt, wodurch die Bleche 1, 2
dauerhaft miteinander verbunden werden. Die Stärke des
Schweißstromes wird mit Hilfe eines Ampèremeters 6 gemessen und
seine Spannung von zwei Voltmetern 7, 8. Nach Beendigung des
Schweißvorganges werden die zu diesem Zweck zweckmäßigerweise
mit einer Meßbereichsumschaltung versehenen Voltmeter 7, 8
einerseits an jeweils eine der Elektroden 3, 4 und andererseits
an die Bleche 1, 2 angeschlossen. Durch die erst allmählich, in
einem vorhersagbaren Tempo abnehmende Temperatur an der
Schweißstelle 5 wird zwischen den Blechen 1, 2 und den
Elektroden 3, 4 eine Thermospannung induziert, die jetzt mit
Hilfe der Voltmeter 7, 8 gemessen wird. Ist die so gemessene
Temperatur unterhalb eines bestimmten Wertes, insbesondere im
Verhältnis zu der beim Schweißvorgang aufgewendeten Leistung
kann davon ausgegangen werden, daß die Schweißung unvollkommen
ist. Die gemessene Temperatur kann falls erforderlich in
bekannter Weise auf eine konstante Referenztemperatur, z. B.
die Umgebungstemperatur bezogen werden (nicht gezeigt).An embodiment of the invention is shown schematically in the drawing. Two steel sheets 1 , 2 are connected to one another by spot welding, by bringing two copper electrodes 3 , 4 opposite one another into contact with the compressed sheets 1 , 2 . Thereupon, with the aid of a known welding current source 9 , a current, usually a direct current, is applied, which leads to heating and finally to the melting of a welding point 5 , as a result of which the sheets 1 , 2 are permanently connected to one another. The strength of the welding current is measured with the help of an ammeter 6 and its voltage of two voltmeters 7 , 8 . After the welding process has ended, the voltmeters 7 , 8 , which are expediently provided with a measuring range switchover for this purpose, are connected on the one hand to one of the electrodes 3 , 4 and on the other hand to the metal sheets 1 , 2 . Due to the gradually decreasing temperature at the welding point 5 at a predictable pace, a thermal voltage is induced between the sheets 1 , 2 and the electrodes 3 , 4 , which is now measured with the aid of the voltmeters 7 , 8 . If the temperature measured in this way is below a certain value, in particular in relation to the power expended during the welding process, it can be assumed that the welding is incomplete. If necessary, the measured temperature can be reduced to a constant reference temperature, e.g. B. the ambient temperature can be obtained (not shown).