Empirical study on DED-Arc welding quality inspection using airborne sound analysis. - In: Engineering for a changing world, (2023), 1.3.055, S. 1-12
This study explores the potential of audible range airborne sound emissions from Gas Metal Arc Welding (GMAW) to create an automated classification system using neural networks (NN) for weld seam quality inspection. Irregularities in GMAW process (oil presence, insufficient shielding gas) may lead to porosity imperfections in weld seams. Using Directed Energy Deposition-Arc additive manufacturing, aluminum (Al) and steel wall structures were produced with varying shielding gas flows or applying oil. Acoustic emissions (AE) generated during the welding process were captured using audible to ultrasonic range microphones. Mel spectrograms were computed from the AE data to serve as input to NN during training. The proposed model achieved notable accuracies in classifying both Al weld seams (83% binary, 68% multi-class) and steel welds (82% binary, 58% multi-class). These results demonstrate that employing audible range AE and NN in GMAW monitoring offers a viable method for low-latency monitoring and valuable insights into improving welding quality.
https://doi.org/10.22032/dbt.58732
Einseitiges Widerstandsschweißen von Kunststoff und Metall - mechanische Eigenschaften und Oberflächenwechselwirkung. - In: DVS Congress 2023, (2023), S. 788-796
Kurzfassung S. 40
Akustische Kontrolle von Rührreibschweißnähten im Rahmen der Qualitätssicherung. - In: DVS Congress 2023, (2023), S. 641-649
Kurzfassung S. 33
Charakterisierung der geometrischen Verschleißeigenschaften von Rührreibschweißwerkzeugen und Entwicklung einer Methodik zur Abschätzung des maximal ertragbaren Verschleißes. - In: DVS Congress 2023, (2023), S. 634-640
Kurzfassung S. 32
Direct Energy Deposition-Arc - Einsatz von Kühlgasdüsen zur in-situ-Bauteilkühlung. - In: DVS Congress 2023, (2023), S. 545-554
Kurzfassung S. 28
Simulationsbasierte Optimierung der zeitabhängigen Pulsleistung beim Laserstrahlschweißen von Aluminiumlegierungen zur Vermeidung von Heißrissen. - In: DVS Congress 2023, (2023), S. 471-479
Kurzfassung S. 23
Schweißbarkeit und Tragfähigkeit von MAG-geschweißten Stumpfnähten als Mischverbindung von Baustählen mit unterschiedlicher Festigkeit. - In: DVS Congress 2023, (2023), S. 289-299
Kurzfassung S. 14
Einfluss zusätzlich induzierter Temperaturfelder beim Laserstrahlschweißen dünner Bleche. - Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2023. - 1 Online-Ressource (XIII, 168 Seiten). - (Fertigungstechnik - aus den Grundlagen für die Anwendung ; Band 17)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2023
Während des Laserstrahlschweißens entstehen thermisch induzierte Dehnungen und Spannungen, die zu Verschiebungen der Fügepartner im Prozess führen. Diese Verschiebungen werden durch den Einsatz von Spannsystemen in der Produktion unterbunden. Jedoch sind diese Systeme zumeist nur für eine einzelne Schweißaufgabe ausgelegt. Aufgrund der zumeist massiven Bauweise der Systeme und des anwendungsspezifischen Einsatzes dieser ergeben sich hohe Kosten. Somit ist man bestrebt, die Spannsysteme einfacher zu gestalten und damit Bewegungsfreiheiten der Fügepartner im Prozess zu akzeptieren. Um nun die auftretende Querverschiebung zu minimieren, können zusätzliche Wärmequellen oder Wärmesenken genutzt werden, um Einfluss auf das Temperaturfeld und damit auf das Dehnungsfeld zu nehmen. Im Rahmen dieser Arbeit wurde daher zunächst der Einfluss variierender Schweißparameter (Schweißgeschwindigkeit, voreingestellter Spalt) bei einer einseitig gespannten Fügekonfiguration am I-Stumpfstoß untersucht. Dazu erfolgten Untersuchungen vordergründig am hochlegierten Stahl 1.4301. Unter Verwendung eines Diodenlasers wurde der Einfluss einer zusätzlichen Wärmequelle auf die Verschiebung im Prozess und das gesamte Verzugsverhalten charakterisiert und bewertet. Der Abstand der beiden Wärmequellen zueinander, die Laserleistung und die Spotabbildung wurden dazu variiert. Die Untersuchungen wurden zunächst an einer Blechdicke von 1 mm durchgeführt und sie wurden im Anschluss an die Blechdicken 0,5 mm und 2 mm übertragen. Es ist festzuhalten, dass durch den Einsatz der zweiten Wärmequelle die Verschiebung minimiert und damit längere Schweißnahtlängen erzielt wurden. Jedoch trat ein höherer Beulverzug auf, der auf die vermehrten Längsspannungen im Bauteil zurückzuführen ist. Die Wirkungsweise der zweiten Wärmequelle wurde unter Anwendung der FE-Methoden und einer analytischen Beschreibung näher beleuchtet. Unter Anwendung einer CO2-Düse wurde die Wärmesenke abgebildet, um das sich ausbildende Temperaturfeld zu verkleinern. Ebenfalls wurde der Einfluss der Senke auf die Querverschiebung im Prozess und auf den globalen Verzug nach dem Schweißprozess charakterisiert und bewertet. Für die drei zuvor genannten Blechdicken zeigt sich dabei, dass die Verschiebung im Prozess minimiert und damit eine vollständige Durchschweißung erzielt wurde. Auch nimmt der Gesamtverzug der Bauteile ab. Darüber hinaus fanden vergleichende Untersuchungen an der Aluminiumlegierung EN AW 5754 statt. Es wurde festgestellt, dass die hier im Vergleich zum Stahl höhere Verschiebungen auftraten. Durch den Einsatz der Wärmequelle wurde keine Reduzierung der Verschiebung erzielt. Jedoch wurde unter Anwendung der Wärmesenke eine Minimierung der Verschiebung erreicht und damit längere Schweißnahtlängen realisiert.
https://doi.org/10.22032/dbt.57468
Transient arc characteristic of a commutation switch utilizing high velocity contact separation. - In: Plasma physics and technology, ISSN 2336-2634, Bd. 10 (2023), 2, S. 81-84
Commutation circuits are commonly used for low on state resistance and high current interruption capability if this can not be achieved by a single device or single current switching path. In case of fault detection, a very fast commutation of the current from the low-impedance main current path into the parallel high-current interrupting path is necessary. For single usage applications a low-cost approach is the utilization of a pyrotechnical switch in the low-impedance path. Compared to other electromechanical switches, those switches provide very high velocity of contact separation and thus a fast arc voltage rise with short commutation times. Here, measurements of the contact movement of a pyrotechnical switch were carried out using optical high speed imaging and an arc elongation up to 100ms−1 was calculated. From this, transient arc characteristics were measured in a simplified commutation network during the period until current zero in the low-impedance main current path.
https://doi.org/10.14311/ppt.2023.2.81
Monitoring of joint gap formation in laser beam butt welding using neural network-based acoustic emission analysis. - In: Crystals, ISSN 2073-4352, Bd. 13 (2023), 10, 1451, S. 1-14
This study aimed to explore the feasibility of using airborne acoustic emission in laser beam butt welding for the development of an automated classification system based on neural networks. The focus was on monitoring the formation of joint gaps during the welding process. To simulate various sizes of butt joint gaps, controlled welding experiments were conducted, and the emitted acoustic signals were captured using audible-to-ultrasonic microphones. To implement an automated monitoring system, a method based on short-time Fourier transformation was developed to extract audio features, and a convolutional neural network architecture with data augmentation was utilized. The results demonstrated that this non-destructive and non-invasive approach was highly effective in detecting joint gap formations, achieving an accuracy of 98%. Furthermore, the system exhibited promising potential for the low-latency monitoring of the welding process. The classification accuracy for various gap sizes reached up to 90%, providing valuable insights for characterizing and categorizing joint gaps accurately. Additionally, increasing the quantity of training data with quality annotations could potentially improve the classifier model’s performance further. This suggests that there is room for future enhancements in the study.
https://doi.org/10.3390/cryst13101451