DE60216389T2

DE60216389T2 - Verfahren zur zerstörungsfreien Prüfung

Info

Publication number: DE60216389T2
Application number: DE60216389T
Authority: DE
Inventors: Ryooji Chiyoda Ishida; Masakuni Chiyoda Ezumi; Tsuyoshi Chiyoda Fujii; Masami Chiyoda Ogata
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2001-09-25
Filing date: 2002-02-04
Publication date: 2007-09-27
Anticipated expiration: 2022-02-05
Also published as: JP3753641B2; US6719184B2; CN1246693C; EP1295670A3; TW584582B; KR20030026195A; DE60216389D1; AU784681B2; JP2003098161A; EP1295670B1; AU1547802A; KR100503874B1; ES2273969T3; CN1410767A; US20030057258A1; EP1295670A2

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur zerstörungsfreien Prüfung des Fügeabschnitts von reibrührgeschweißten Elementen und die hier beschriebene zerstörungsfreie Prüfung eignet sich besonders zum Prüfen reibrührgeschweißter Bereiche von Elementen aus Aluminiumlegierungen, die zum Beispiel beim Bau von Eisenbahnwagen und Gebäuden Verwendung finden.
BESCHREIBUNG DES STANDS DER TECHNIK
Das Reibrührschweißen ist ein Verfahren, bei dem ein rotierender runder Stift (das so genannte sich drehende Reibrührschweißwerkzeug) in die zu verschweißenden Elemente gedrückt und längs der Fügelinie bewegt wird, wodurch der Fügeabschnitt erwärmt, erweicht, plastifiziert und pressgeschweißt wird. Das sich drehende Werkzeug weist einen Abschnitt mit großem Durchmesser und einen Abschnitt mit kleinem Durchmesser auf. Beim Schweißen wird der Abschnitt mit dem kleinen Durchmesser in die Elemente gedrückt, und die Unterseite des Abschnitts mit dem großen Durchmesser kommt auf ihrer gesamten Fläche mit den geschweißten Elementen in Kontakt. Am Fügeabschnitt ist von vornherein ein Vorsprung vorgesehen, der als Füllmaterial zum Füllen einer möglicherweise zwischen den Elementen bestehenden Lücke dient. Die Mittelachse des sich drehenden Werkzeugs ist etwas geneigt. Zum Schweißen und gleichzeitigen Schneiden der Vorsprünge kann der Abschnitt des sich drehenden Werkzeugs mit dem großen Durchmesser mit einem Messer versehen sein. Die entstehenden Späne werden mit Luft von der Oberseite des Vorsprungs weggeblasen. Dieses Verfahren ist in der ja panischen Patent-Offenlegungsschrift 2001-47262 ( EP 1057575 A2 ) beschrieben.
EP-A-1057673 beschreibt die zerstörungsfreie Prüfung einer Reibrührschweißnaht mit einer Ultraschallprüfung und anschließendem Ausbessern eines Defekts durch Schleifen und Schweißen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Beim Schweißen von Elementen nach einem herkömmlichen Schweißverfahren kann im Fügebereich ein Gaseinschluss entstehen. Da dieser Gaseinschluss jedoch normalerweise kugelförmig ist, beeinträchtigt er die Festigkeit des Schweißabschnitts kaum.
Beim Reibrührschweißen ist der Defekt jedoch nicht kugelförmig. Tritt ein Defekt auf, so ist er häufig durchgehend. Ein derartiger Defekt hat schwerwiegende Auswirkungen auf die Festigkeit der geschweißten Elemente.
Normalerweise wird eine zerstörungsfreie Prüfung vorgenommen, indem eine Ultraschallwellen erzeugende Sonde manuell längs des Fügeabschnitts geführt wird, was viel Erfahrung und Geschicklichkeit voraussetzt.
Darüber hinaus wird durch das Reibrührschweißen an beiden Seiten des Schweißabschnitts ein Schweißgrat gebildet. An der Oberfläche des Fügeabschnitts entsteht ein halbkreisförmiges Muster, das ebenfalls Grate verursacht. Daher ist eine Prüfung der geschweißten Elemente von der Oberfläche des Fügebereichs aus schwierig. Ferner wird an der Oberfläche des Fügebereichs eine halbkreisförmige Vertiefung oder Nut gebildet, was die Prüfung ebenfalls erschwert.
Daher können nach Beendigung des Reibrührschweißens der Grat und andere Unebenheiten durch ein getrenntes Schneidverfahren und dergleichen entfernt werden, und sodann kann die Prüfung durchgeführt werden. Eine derartige Vorgehensweise ist jedoch zeit- und kostenaufwändig.
Das erste Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Automatisierung des Verfahrens der zerstörungsfreien Prüfung des Reibrührschweißabschnitts.
Das zweite Ziel der vorliegenden Erfindung ist eine Reduzierung der Kosten für die Prüfung des Schweißabschnitts.
Die Erfindung stellt das Schweißverfahren mit zerstörungsfreier Prüfung nach Anspruch 1 bereit.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine perspektivische Ansicht der Einrichtung zum Schweißen und Prüfen von Elementen nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt eine Seitenansicht der in 1 gezeigten Schweißeinrichtung.
3 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie III-III in 2.
4 zeigt eine Seitenansicht der in 1 gezeigten Prüfeinrichtung.
5 zeigt einen vertikalen Querschnitt der in 1 gezeigten Prüfwalze.
6 zeigt einen mittigen vertikalen Querschnitt von 5.
7 zeigt einen vertikalen Querschnitt des zu schweißenden Abschnitts nach 1.
8 zeigt einen vertikalen Querschnitt zur Erläuterung der Prüfung des Fügebereichs nach 1.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Nachstehend wird unter Bezugnahme auf 1 bis 8 eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert. In 1, 2, 3 und 4 fährt die Einrichtung nach rechts.
Ein zu schweißendes Elementepaar 30 und 30 wird auf der Oberseite einer Unterlage 20 befestigt. Die aneinander anstoßenden Abschnitte des Elementepaars werden reibrührgeschweißt. Eine Reibrührschweißeinrichtung 100 und eine Ein richtung 200 zur zerstörungsfreien Prüfung sind auf fahrbaren Komponenten 110 und 210 angebracht, die von einer Seite der Unterlage 20 zur anderen hinüberreichen und an dieser entlang fahren. Die Einrichtungen 100 und 200 können längs den Trägern 105 und 205 der fahrbaren Komponenten bewegt werden. Außerdem können das sich drehende Reibrührschweißwerkzeug oder die Prüfeinrichtung und dergleichen der Einrichtungen 100 und 200 relativ zu den Trägern 105 und 205 nach oben und unten bewegt werden. Die Einrichtung 200 zur zerstörungsfreien Prüfung ist so angeordnet, dass sie der Reibrührschweißeinrichtung 100 in der Richtung des Reibrührschweißens folgt.
Die Elemente 30 und 30 weisen jeweils am Ende einer Platte 31 einen Vorsprung 33 auf. Die Vorsprünge 33 und 33 ragen nach oben hervor. Die Elemente sind auf der Unterlage 20 befestigt, wobei die Enden mit den Vorsprüngen 33 aneinander anstoßen. Im Stoßbereich sollte möglichst keine Lücke entstehen.
Die Reibrührschweißeinrichtung 100 umfasst vom vorderen Ende der Reibrührschweißrichtung aus gesehen in nachstehender Reihenfolge eine Haltewalze 111, einen optischen Sensor 120, eine Luftausblasöffnung 130, eine Abschirmplatte 135, ein sich drehendes Werkzeug 140, eine Haltewalze 115 und so weiter. Die Haltewalzen 111 und 115 drücken die beiden Vorsprünge 33 und 33 nach unten und halten diese. Die Walzen 111 und 115 sind elastisch gelagert, so dass sie die Vorsprünge mit einer vorbestimmten Kraft nach unten drücken und halten.
Der optische Sensor 120 erfasst die Position der Breite der Vorsprünge 33 und 33 oder die Position des Stoßabschnitts und führt das sich drehende Werkzeug 140 derart, dass dessen Mittelachse im Stoßabschnitt angeordnet ist. Außerdem erfasst der Sensor die Position der Oberseite der Vorsprünge 33 oder die Position der Oberseite der Platte 31 in der Nähe der Vorsprünge, so dass das sich drehende Werk zeug 140 bis zu einer vorbestimmten Tiefe in den Stoßabschnitt gedrückt wird.
Das sich drehende Werkzeug 140 umfasst einen Abschnitt 141 mit großem Durchmesser, einen Abschnitt 142 mit kleinem Durchmesser an der Spitze (am unteren Ende) von Abschnitt 141 sowie mehrere Messer 145, die am äußeren Umfang des Abschnitts 141 mit großem Durchmesser an dessen unterem Ende angebracht sind. Der Durchmesser des Abschnitts 141 mit großem Durchmesser ist kleiner als die Gesamtbreite der beiden Vorsprünge. Der maximale Durchmesser des von den Messern 145 ausgeführten Schnitts ist größer als die Gesamtbreite der beiden Vorsprünge 33 und 33. Die Hauptschnittkante der Messer 145 ist jeweils an ihrer Unterseite vorgesehen. Den Abschnitt 142 mit kleinem Durchmesser bildet eine Schraube mit Außengewinde. Die an der Grenze zwischen dem Abschnitt mit großem Durchmesser und dem Abschnitt mit kleinem Durchmesser liegende Fläche des Abschnitts 141 mit großem Durchmesser ist zur Seite des Abschnitts 141 mit großem Durchmesser hin konkav geformt.
Beim Reibrührschweißen ist die Mittelachse des sich drehenden Werkzeugs 140 zur Schweißrichtung hin geneigt. Sie ist derart geneigt, dass die Spitze des Abschnitts 142 mit kleinem Durchmesser dem Abschnitt mit großem Durchmesser vorausläuft. In diesem Zustand ist das unterste Ende des Abschnitts 141 mit großem Durchmesser zwischen der Linie angeordnet, die zwischen der Oberseite der Platte 31 und dem Scheitelpunkt der Vorsprünge 33 verläuft. Die Position des untersten Endes des Abschnitts 141 mit großem Durchmesser wird zur Position der Schweißabschnittsfläche. Das unterste Ende der Messer 145 befindet sich zwischen der Oberseite der Platte 31 und der Oberseite des Schweißabschnitts.
Beim Betrieb der Reibrührschweißeinrichtung 100 werden die aneinander anstoßenden Elemente reibrührgeschweißt, und die Oberseite der Vorsprünge 33 und 33 erfährt eine Vertiefung. Zwischen dem äußeren Umfang des Abschnitts 141 mit großem Durchmesser und den Vorsprüngen 33 und 33 wird ein metallischer Schweißgrat gebildet. Die Messer 145 schneiden die Vorsprünge 33 und 33 ab, die über der Unterseite der Messer hinausragen. Auf diese Weise werden der Schweißgrat und die Vorsprünge 33 und 33 entfernt, die oberhalb der Unterseite der Messer 145 liegen. Folglich wird die Oberseite der Vorsprünge 33 und 33 derart beschnitten, dass eine bogenförmige Vertiefung entsteht.
Die beim Schneiden von den Messern erzeugten Späne werden mittels der Abschirmplatte 135 und durch die aus der Luftausblasöffnung 130 austretende Luft daran gehindert, zum optischen Sensor 120 und zur Haltewalze 111 zu gelangen. Von oben gesehen, ist die Abschirmplatte 135 L-förmig, und der in Bewegungsrichtung angeordnete Block ist an der Seitenfläche des optischen Sensors 120 befestigt. Der zwischen dem sich drehenden Werkzeug 140 und dem optischen Sensor 120 angeordnete Block ist gegen die Bewegungsrichtung geneigt. Die aus der Luftausblasöffnung 130 austretende Luft wird auf den Block der in Bewegungsrichtung angeordneten Abschirmplatte 135 geblasen und strömt dann entlang dem geneigten Block nach außen. Dadurch werden die Späne, die unter dem Block her auf die Seite des optischen Sensors 120 gelangen, weggeblasen. Außerdem strömt die Luft durch den Raum unter dem Abschirmblock zu dem sich drehenden Werkzeug 140 hin aus und verhindert damit, dass die Späne von dort hierher gelangen.
Die Einrichtung 200 zur zerstörungsfreien Prüfung ist in Schweißrichtung hinter der Reibrührschweißeinrichtung 100 angeordnet. Die Einrichtung 200 zur zerstörungsfreien Prüfung umfasst, beginnend am vorderen Ende der Reibrührschweißrichtung, in nachstehender Reihenfolge eine Haltewalze 211, eine Abschirmplatte 218, eine sich drehende Bürste 220, die die Oberseite der Vorsprünge berührt, eine Ansaugöffnung 225 für die Späne, einen optischen Sensor 230, eine Öffnung 240 zum Aufbringen eines flüssigen Mediums, eine Haltewalze 215, eine Walze 250 zur zerstörungs freien Prüfung, eine Markierungseinrichtung 270, eine Öffnung 280 zum Ansaugen des flüssigen Mediums und so weiter. Die Walzen 211, 215 und 250 sind derart elastisch gelagert, dass sie die Vorsprünge 33 und 33 mit einer vorbestimmten Kraft nach unten drücken und halten.
Die sich drehende Bürste 220 dient zum Schneiden und Entfernen des beim Schneiden mit den Messern 145 erzeugten kleinen Grats und wird von einem Motor gedreht. Die Drehachse der sich drehenden Bürste 220 ist senkrecht angeordnet. Außerdem entfernt die Bürste 220 so weit wie möglich das auf der Schnittfläche entstandene halbkreisförmige Muster. Die sich drehende Bürste entfernt den Grat und dergleichen von der Schweißfläche und verhindert somit wirksam eine Beschädigung des gewundenen Gummireifens 263 beim Drehen der Prüfwalze 250. Der Reifen 263 besteht aus Silikongummi. Die Schweißfläche (Schneidefläche), auf der der Reifen 263 läuft, ist zwar bogenförmig vertieft, aber weil der Reifen 263 gewunden ist, lässt sich die Prüfung problemlos durchführen. Außerdem kann, weil der Grat auf der Schneidefläche entfernt wird, ein gewundener Reifen verwendet werden.
Der optische Sensor 230 erfasst die Breitenposition der Vorsprünge 33 und 33 und führt die Einrichtung 200 zur Mitte der erfassten Breite. Insbesondere die Position in Breitenrichtung der Prüfwalze 250 ist in einer vorbestimmten Position angeordnet.
Die zerstörungsfreie Prüfung erfolgt mittels Ultraschall, und die Prüfwalze 250 ist mit einer Ultraschallsonde 251 versehen. Die Sonde 251 ist im Inneren der Walze 250 angeordnet. Die Sonde 251 ist an einer Welle 261 angebracht, die drehbar in einem von der Einrichtung 200 getragenen Rahmen 260 vorgesehen ist. Die Sonde 251 umfasst einen Oszillator und einen Empfänger und ist so angeordnet, dass sie nach unten gerichtet ist. Die Sonde 251 ist so eingestellt, dass sie aufgrund der Schwerkraft immer nach unten gerichtet ist. Der Reifen 263, der mit der Oberseite der Vorsprünge 33 und 33 in Berührung kommt, ist an an seinen beiden Seiten angeordneten Rädern befestigt. Beide Seitenflächen des Reifens 263 werden von einem Haltemetall auf die Räder 265 gedrückt. Das Rad 265 ist mit einem Lager 268 an der Welle 261 befestigt. Der Reifen 263 ist aus Silikon hergestellt. Die Sonde 251 ist in dem von dem Reifen 263 und den Rädern 265 und 265 definierten Raum angeordnet, in den eine geringe Menge Ethylenglykol als Frostschutzmittel eingespritzt wird. Das Bezugszeichen 267 zeigt die Öffnung, durch die das Glykol eingespritzt wird.
Der vorlaufende Draht der Sonde 251 wird durch das Innere der Welle 261 nach außen geführt. In 5 dürfte die Sonde 251 senkrecht angeordnet sein. Bei Verwendung einer senkrechten Sonde können Defekte aus einer oberhalb der Vorsprünge 33 und 33 liegenden Position geprüft werden, und die Breite der Walze 250 kann minimal sein. Wird eine schräg angeordnete Sonde verwendet, muss die Breite der Walze erhöht werden, und eine Prüfung von Defekten aus einer oberhalb der Vorsprünge 33 und 33 liegenden Position wird erschwert. Der Oszillator der Sonde 251 arbeitet in einem Niederfrequenzbereich von 4 bis 5 MHz, wobei dieser Bereich so eingestellt ist, dass eine problemlose Übertragung durch den Reifen 263 möglich ist und dass er dem Aluminiumwerkstoff entspricht, aus dem die Elemente 30 und 30 bestehen. Außerdem ist es möglich, durch Verwendung eines kombinierten Oszillators die Empfindlichkeit der Sonde zu erhöhen.
Beim Reibrührschweißen lässt sich die Position eines Defekts empirisch voraussagen. Wie in 8 gezeigt, ist zum Beispiel die Position des Defekts X von der Mitte der Schweißnaht zu einer Breitenrichtung hin verschoben. Dies wird durch die Drehrichtung des sich drehenden Werkzeugs 140 bestimmt. Ist das Gewinde des Abschnitts 142 mit kleinem Durchmesser des sich drehenden Werkzeugs 140 linksgängig und wird das sich drehende Werkzeug 140 rechts herum gedreht, tritt der Defekt wahrscheinlich auf der linken Seite der Naht auf. Daher kann die Sonde 251 so eingestellt werden, dass sie die linke Seite, wo der Defekt vermutlich auftritt, besonders gründlich prüft. 8 zeigt einen Querschnitt eines Ausschnitts des Fügeabschnitts. Der reibrührgeschweißte Bereich ist schraffiert dargestellt. Die Sonde 251 prüft den Abschnitt innerhalb des reibrührgeschweißten Bereichs, in dem ein Defekt vermutet wird.
Eine Zuführeinrichtung 240 für ein flüssiges Medium dient zum Aufbringen des Mediums auf die Oberseite der Vorsprünge 33 und 33, auf der die Prüfwalze 250 läuft. Die Einrichtung 240 sprüht das flüssige Medium auf die Oberseite (Schweißfläche) der Vorsprünge 33 und 33. Das flüssige Medium kann zum Beispiel Wasser sein. Weil die Mittelachse des mit den Messern 145 versehenen, sich drehenden Werkzeugs 140 geneigt ist, ist der Mittelabschnitt der Schneidefläche vertieft. Daher dürfte sich das flüssige Medium nicht auf den Platten 31 und 31 verteilen, auch wenn die Prüfwalze 250 über die Schneidefläche rollt. Aus diesem Grund lässt sich das flüssige Medium problemlos mit der Saugeinrichtung 280 sammeln.
Eine Markierungseinrichtung 270 dient zum Aufbringen von Farbe an der Position, an der ein Defekt in der Reibrührschweißnaht festgestellt wird. Das Vorhandensein eines Defekts wird von einer Steuereinheit auf der Grundlage der von der Prüfwalze 250 gesammelten Daten festgestellt. Bei Erfassen eines Defekts beginnt das Aufbringen der Farbe an dem Punkt, an dem der Defekt anfängt, und die Farbe wird kontinuierlich aufgebracht, bis der Defekt aufhört. Die Farbe sollte bei einer Sichtprüfung leicht zu erkennen sein, problemlos an Aluminiumlegierungen haften, schnell trocknen und den Aluminiumlegierungswerkstoff nicht beeinträchtigen. Als Markierungseinrichtung 270 kann zum Beispiel ein Tintenstrahldrucker verwendet werden. Die Farbe wird auf eine Platte 31 aufgebracht. Da die Markierungseinrichtung 270 an einer von der Prüfwalze 250 weiter hinteren Position angeordnet ist, sollte die Geschwindigkeit oder die Zeit berücksichtigt werden, damit die Position eines Defekts richtig markiert wird.
Die Ansaugöffnung 280 für das flüssige Medium saugt das auf der Oberseite der Vorsprünge 33 und 33 und der Platten 31 und 31 in der Umgebung der Vorsprünge befindliche flüssige Medium auf. Am unteren Ende der Ansaugöffnung hängt eine weiche Bürste. Die Ansaugöffnung 280 ist mit einer Saugeinrichtung verbunden.
Sobald die Reibrührschweißeinrichtung 100 mit dem Reibrührschweißen beginnt und sich über eine vorbestimmte Strecke bewegt, folgt die Einrichtung 200 zur zerstörungsfreien Prüfung der Einrichtung 100 und bewegt sich mit derselben Geschwindigkeit wie die Einrichtung 100 und vom Ausgangspunkt des Reibrührschweißens aus. Die Bürste der Einrichtung 200 entfernt den von den Messern 145 abgeschnittenen Schmiedegrat und dergleichen auf der Oberfläche. Die dabei erzeugten Späne werden von der Ansaugöffnung 225 aufgesaugt. Der optische Sensor 230 führt die Prüfwalze 250. Das flüssige Medium wird über die Zuführöffnung 240 auf die Fläche aufgebracht, und die Prüfwalze 250 prüft den Fügebereich. Bei Erfassung eines Defekts wird von einer Markierungseinrichtung 270 eine kontinuierliche Linie auf die Platte 31 aufgebracht. Die Ansaugöffnung 280 saugt das flüssige Medium von der Fläche ab.
Nachdem das Reibrührschweißen und die Prüfung in der vorstehend beschriebenen Weise durchgeführt sind, erfolgt bei einer Markierung auf der Plattenoberfläche ein Ausbessern des Defekts entweder an dem Ort, wo das Reibrührschweißen durchgeführt wird oder an einem anderen Ort, an den das geschweißte Element verbracht wird.
Zunächst wird der markierte Schweißabschnitt von oben herausgeschnitten, wobei der Schnitt entweder bis zur Position des Defekts oder bis zur anderen Seite der Platte reicht. Als Nächstes wird der geschnittene Abschnitt durch MIG- oder WIG-Schweißen geschweißt. Das Schweißen erfolgt im Wesentlichen bis zu einer Höhe, die dem Scheitelpunkt der Vorsprünge entspricht.
Handelt es sich bei der geschweißten Fläche um das Äußere einer Autokarosserie oder muss die Oberfläche der Elemente aus einem anderen funktionalen oder ästhetischen Grund geglättet werden, werden die Vorsprünge 33 und 33 (einschließlich des reparierten Abschnitts) abgeschnitten, und der Schweißabschnitt wird mit der Oberfläche der Platten 31 und 31 im Wesentlichen auf eine Ebene gebracht.
Nach der vorliegenden Ausführungsform können das Reibrührschweißen sowie die Prüfung der Schweißnaht durchgeführt werden. Da das Reibrührschweißen bei niedrigen Temperaturen erfolgt, können das Schweißen und die Prüfung der geschweißten Elemente unter Verwendung herkömmlicher Bauteile und Werkstoffe im Wesentlichen gleichzeitig durchgeführt werden.
Nachstehend wird die Position der Einrichtung 200 zur zerstörungsfreien Prüfung erläutert. Das Reibrührschweißen kann bei relativ niedriger Temperatur im Bereich von etwa 450 bis 500°C erfolgen, da nur der Werkstoff in der unmittelbaren Umgebung der Fuge plastifiziert werden muss. Daher sinkt, wenn das Reibrührschweißen in einer kühlen Umgebung durchgeführt wird, die Temperatur der Verbindungsstelle rasch. Somit kann die zerstörungsfreie Prüfung durchgeführt werden, indem die Prüfeinrichtung mit dem Fügeabschnitt in Berührung gebracht wird. Nach dem Reibrührschweißen des Stoßabschnitts zwischen zwei Aluminiumlegierungsplatten mit einer Dicke von jeweils etwa 3 mm sinkt zum Beispiel die Temperatur nach 100 Sekunden nach dem Schweißen auf etwa 75°C (Bewegungsgeschwindigkeit des sich drehenden Werkzeugs: etwa 0,6 m/min). Die Temperatur wird in einer Entfernung zum Fügebereich von etwa 1,0 m gemessen. Bei dieser Temperatur kann die Einrichtung 200 zur zerstörungsfreien Prüfung den Fügebereich berühren und die Prüfung durchführen.
Bei der Position, an der der Defekt markiert wird, kann es sich anstelle der Oberseite der Platte auch um die Oberseite des Vorsprungs handeln. In diesem Fall erfolgt die Markierung an einer Position, die von der Sammlung des flüssigen Mediums aus weiter hinter gelegen ist.
Wird die Prüfung zur Bestimmung der Tiefe des Defekts vor dem Schneiden durchgeführt, lässt sich der Schneideaufwand verringern. Die Tiefe des Defekts wird bei der mit der Prüfwalze 250 durchgeführten Prüfung nicht eindeutig festgestellt. Hingegen wird die Tiefe des Defekts durch manuelles Bewegen der Sonde längs der Oberfläche der Platte 31 an der Stelle der markierten Position des Defekts und längs des Vorsprungs 33 erfasst. Berührt die Seitenfläche der Sonde während der Bewegung den Vorsprung 33, kann die Sonde linear bewegt werden, wodurch die Erfassung von Defekten erleichtert wird.
Die Drehachse der sich drehenden Bürste 220 kann derart in horizontaler Richtung angeordnet sein, dass die Späne nach hinten geblasen werden. Die Markierungseinrichtung 270 kann den Defekt entweder mit einer durchgehenden oder einer gestrichelten Linie anzeigen. Darüber hinaus kann der Anfangspunkt des Defekts mit einem anderen Zeichen markiert werden als sein Endpunkt, und die Markierung von Bereichen dazwischen kann somit entfallen. Außerdem ist die Rückgewinnungseinrichtung für das flüssige Medium mit einer Walze versehen, die über die Schweißnahtfläche rollt und an deren äußerer Umfangsfläche ein poröses Element vorgesehen ist, und die sich drehende Welle der Walze ist mit der Saugeinrichtung verbunden.
Nach der vorliegenden Erfindung lässt sich die Schweißnaht automatisch auf etwaige Defekte prüfen, und das Schweißen und die Prüfung der Schweißnaht können gleichzeitig durchgeführt werden.

Claims

Schweißverfahren mit zerstörungsfreier Prüfung, wobei Elemente (30) mittels eines sich drehenden Reibrührschweißwerkzeugs (140) reibrührverschweißt werden, indem das Werkzeug (140) relativ zu den Elementen bewegt wird, wodurch ein länglicher Schweißabschnitt gebildet wird; der Schweißabschnitt geschnitten wird, so dass dessen Oberfläche nach dem Schneiden einen vertieften Mittelbereich aufweist, der in der Längsrichtung des Schweißabschnitts verläuft; ein flüssiges Medium auf den vertieften Mittelbereich aufgebracht wird; und eine zerstörungsfreie Ultraschallprüfung an einer von der Schweißung und dem Schneiden in der Bewegungsrichtung des Schweißwerkzeugs hinteren Position durchgeführt wird, indem eine Walze (250) mit einer darin angeordneten Sonde (251) längs der Fläche gedreht wird, auf die das flüssige Medium aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei ferner bei Erfassung eines Defekts durch die zerstörungsfreie Prüfung die Umgebung des Elements in der Nähe des Defekts markiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei ferner vor der Durchführung der zerstörungsfreien Prüfung nach dem Schneiden Späne von der Schneidefläche entfernt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei nach dem Schneiden ein durch das Schneiden erzeugter Schmiedegrat abgeschnitten und durch eine Bürste (220) entfernt wird, bevor die zerstörungsfreie Prüfung vorgenommen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ferner das flüssige Medium an einer von der zerstörungsfreien Prüfung weiter hinteren Position aufgesaugt und gesammelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die zerstörungsfreie Prüfung durchgeführt wird, um einen vorbestimmten Abschnitt in der Breiterichtung der gesamten Breite des Schweißabschnitts durchzuführen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei nach dem Durchführen der zerstörungsfreien Prüfung ferner eine zerstörungsfreie Prüfung des Abschnitts mit einem Defekt durchgeführt wird, um die Tiefe des Defekts zu bestimmen; der Abschnitt mit dem Defekt bis zu dessen Tiefe geschnitten wird; und der geschnittene Abschnitt geschweißt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Elemente (30) Vorsprünge (33) aufweisen, die an den angrenzenden Enden eines Paars aneinander anstoßender Elemente nach oben hervorragen, und das Reibrührschweißen von der mit den Vorsprüngen versehenen Seite aus durchgeführt wird.