[논문]QUALITY ASSURANCE IN LASER-BEAM WELDING OF HEAVY SECTION STEEL SHEET

Dahmen, M.; Kaierle, S.; Kapper, G.; Michel, J.; Schulz, W.; Spielvogel, K.; Poprawe, R.

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Dahmen, M. (Fraunhofer-Insitut fur Lasertechnik) , Kaierle, S. (Fraunhofer-Insitut fur Lasertechnik) , Kapper, G. (Fraunhofer-Insitut fur Lasertechnik) , Michel, J. (Lehrstuhl fur Lasertechnik der RWTH Aachen) , Schulz, W. (Fraunhofer-Insitut fur Lasertechnik) , Spielvogel, K. (Fraunhofer-Insitut fur Lasertechnik) , Poprawe, R. (Fraunhofer-Insitut fur Lasertechnik)

In manufacturing of welded parts which require a proof on acceptance close observation of the process is mandatory. The manufacturer is obliged to document the welding process. An approach for monitoring and recording the process of laser beam welding combining theoretical knowledge, process monitoring and welding experience will be presented. The range of application of a device for co-axial process monitoring was extended up to 20 mm sheet thickness welded in one pass at beam powers of up to 20 kW. Crucial features of the process which refer to the formation of failures were observed. The results presented give rise to the general applicability of the approach for process monitoring and recording as well as failure management.

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가설 설정

A dependency of the signal intensity on the beam power can be observed. Fact is that the signal depends linearly on the penetration depth even for a beam power of 15 kW.

제안 방법

This device is approved to monitor welding processes in sheet metal with up to 6 mm thickness [7]. First aim of the work was to adopt the CPC to welding of heavy section material with a thickness of up to 20 mm requiring a maximum beam power of 20 kW. The operating principle of the sensor is based on the fact that the density of the plasma plume is optically thin compared to the plasma inside the capillary (nep/nec = 1/6).

대상 데이터

The welding experiments were carried out using a fast flow CO₂ laser with an unstable resonator. It delivers a nominal output power of 20 kW.
During the experiments of detecting the influence of the focal spot geometry a strongly mal-adjustcd beam was used that was characterised by pronounced side maxima. The experimental set-up (Figure 1) consists of the focusing optics, the CPC and a lens system, a high-speed video camera in conjunction with a diode laser with a wave length of 940nm for illumination, and a clamping device. The basics of the function of the CPC are described elsewhere [5, 6].

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