WO2013010861A1 - Verfahren zur standzeitbeurteilung von wolframelektroden - Google Patents

Verfahren zur standzeitbeurteilung von wolframelektroden Download PDF

Info

Publication number
WO2013010861A1
WO2013010861A1 PCT/EP2012/063523 EP2012063523W WO2013010861A1 WO 2013010861 A1 WO2013010861 A1 WO 2013010861A1 EP 2012063523 W EP2012063523 W EP 2012063523W WO 2013010861 A1 WO2013010861 A1 WO 2013010861A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
welding
service life
radiation
tungsten electrode
turbine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2012/063523
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Henning Hanebuth
Christian Werner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Publication of WO2013010861A1 publication Critical patent/WO2013010861A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K31/00—Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by any single one of main groups B23K1/00 - B23K28/00
    • B23K31/12—Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by any single one of main groups B23K1/00 - B23K28/00 relating to investigating the properties, e.g. the weldability, of materials
    • B23K31/125—Weld quality monitoring
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/16—Arc welding or cutting making use of shielding gas
    • B23K9/167—Arc welding or cutting making use of shielding gas and of a non-consumable electrode

Definitions

  • the invention relates to a method for evaluating the service life of tungsten electrodes
  • TIG welding tungsten inert gas welding
  • doping elements here rare earth oxides.
  • the rare earth oxides evaporate, the electron work function increases and the cross section of the tungsten electrode is effectively reduced due to the formation of pores and channels.
  • an electromagnetic radiation emitted during welding with the tungsten electrode is detected by an arc which forms during welding.
  • at least one radiation property of the detected electromagnetic radiation is used to evaluate the service life.
  • at least one detector in particular at least one light sensor, is used to detect the radiation emitted by the tungsten electrode.
  • the electromagnetic radiation is suitable for light and, in particular, visible light. In this way, it is possible to use a radiation property of one or more rare earth oxides in the detection of the radiation emitted by the arc for assessing the service life.
  • information about the substances involved in welding is available for assessing the service life.
  • the invention it is easy to determine whether an impoverishment of the tungsten electrode by rare earth oxides and thus an end of the service life of the tungsten electrode is imminent. Because according to the Invention must not be left alone on the appearance of the tungsten electrode, a much more reliable and accurate assessment of the service life of the tungsten electrode can be done. An early detection of an imminent end of the service life of the tungsten electrode avoids a costly reworking of a welded after the end of life and therefore typically faulty
  • weldments can be made with higher quality.
  • non-productive times which are caused by an otherwise required change of the electrode, can be minimized and thus the process time can be reduced.
  • the desired welding properties of the electrode are ensured for the duration of the welding process, s that the inventive method ensures a high manufacturing reliability during welding and a good manufacturing quality of welded according to the invention welds.
  • an intensity, in particular at a predetermined wavelength or in a predetermined spectral range, of the electromagnetic radiation is a radiation property in the sense of this invention.
  • the intensity is detected at a predetermined wavelength (or, equivalently, at a predetermined energy or frequency) and / or in a predetermined spectral range.
  • the predetermined wavelength or the predetermined spectral range lies at least partially in the spectral range of a spectral line of a rare earth oxide.
  • the intensity is detected in a predetermined spectral range which at least partially encompasses the spectral range of a spectral line of a rare earth oxide or coincides with this spectral range.
  • a spectral range with a spectral filter is predetermined, which is used in the detection of the electromagnetic radiation. Especially advantageous is used as a detector, a spectrometer. Alternatively as Det
  • an intensity of the electromagnetic radiation is spectrally, i. depending on wavelength, energy or frequency.
  • the intensity is detected in a spectral range in which a rare earth oxide evaporating during welding emits light.
  • the intensity is as a function of the wavelength and / or the frequency and / or the energy of the electromagnetic radiation.
  • the intensity is detected by means of one or more spectral filters and / or by means of a spectrometer.
  • the intensity is expediently integrated in a spectral range and the intensity integrated in this way is one or one of the radiation properties.
  • this spectral range lies at least partly in a spectral range of a spectral line of a lateral earth oxide and / or comprises at least part of a spectral range of a spectral line of a rare earth oxide.
  • the spectrally integrated intensity is a relative spectrally integrated intensity to those occurring in other spectral ranges and / or intensities spectrally integrated in other spectral ranges.
  • such other spectral ranges are those spectral ranges in which the electromagnetic spectrum emitted by the arc is not or only slightly influenced by evaporating rare earth oxides.
  • a ratio of such spectrally integrated intensities or a difference of the suitably correspondingly normalized, integrated intensities is used for the service life assessment.
  • the radiation property is determined continuously or repeatedly over time, wherein the time profile of the radiation property is used to assess the service life.
  • a temporal change of the radiation intensity is preferably used to evaluate the service life.
  • the radiation intensity in the spectral region of a spectral line of a rare earth oxide can be deduced to be impending impoverishment of the tungsten electrode on rare earth oxides.
  • a temporal change of the particularly spectrally resolved and / or radiation intensity integrated over a spectral range is particularly preferably used to evaluate the service life.
  • the radiation property or one of the radiation properties is advantageously compared with a threshold value and, depending on the result of this comparison, closed for the remaining service life and / or for an approaching end of the service life.
  • Threshold values which have been obtained from previously performed comparative and test measurements or test welds are preferably used for this purpose. Additionally or alternatively, threshold values are used, which have been determined from a model for a service life of a tungsten electrode.
  • the method according to the invention is carried out in narrow gap welding and / or in tungsten inert gas welding (TIG welding).
  • TIG welding tungsten inert gas welding
  • the method according to the invention is particularly preferably carried out in TIG narrow gap welding. Especially in TIG narrow gap welding lie the
  • weld depths approximately between 50 to 320 mm with gap widths between 10 and 14 mm. Especially in this case, reworking of defective welded joints is extremely complicated or even impossible, since the welded joint is restrictedly accessible. Especially in this case, the inventive method proves to be particularly advantageous.
  • the method is expediently carried out when welding at least one part of a turbine and / or a turbine rotor and / or a rotor and / or a shaft or a workpiece having the abovementioned components.
  • an evaluation of the service life of the tungsten electrode is carried out as described above.
  • the welding method of the present invention when an approaching end of life is detected, welding is interrupted. Subsequently, it is then possible to proceed with a new tungsten electrode.
  • the erfindunmonizatione method for welding allows the welding of weldments with particularly good quality. In particular, this method is performed for welding at least a part of a turbine and / or a turbine rotor and / or a rotor and / or a shaft or a workpiece having the aforementioned components.
  • the welding part welded according to the invention is welded by a method of welding with at least one tungsten electrode as described above.
  • the welded welding part is at least a part of a turbine and / or a turbine rotor and / or a rotor and / or a shaft or the welding part according to the invention comprises one or more of the aforementioned components.
  • the welding part according to the invention is as described above with particularly good quality manufacturable. The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment shown in the drawing.
  • FIG. 1 serves to carry out the method according to the invention for evaluating the service life of a tungsten electrode during welding and is carried out when carrying out a method according to the invention for welding with at least one tungsten electrode. Furthermore, by means of the method described below for welding with at least one tungsten electrode is an inventive
  • a weld 12 is welded to a workpiece 5 with a tungsten electrode 11 by means of tungsten inert gas welding.
  • an arc 13 is formed between the tungsten electrode 11 and the weld 12 in a conventional manner.
  • the tungsten electrode 11 is doped with rare earth oxides. When welding with the tungsten electrode 11 they evaporate and are excited in the arc 13 to shine.
  • a spectrometer 20 is used, on which a part of the light emitted from the arc 13 light 22 strikes.
  • An evaluation unit 25 is connected to the spectrometer 20. closed, which evaluates the light spectrum of the light emitted by the arc 13 with the spectrometer 20.
  • the evaluation unit 25, as shown in FIGS. 1 and 2 has a display which indicates the light spectrum. It is understood that in other embodiments not shown separately, the display may not be present.
  • the tungsten electrode 11 is in a stable welding condition, i. the tungsten electrode 11 clearly before the end of the service life. Therefore, the rare earth oxides evaporate at a constant rate over time.
  • the light spectrum of the arc 13 therefore has a spectral line 35 of a rare earth oxide, which is added to spectrally broader portions 36 of the light spectrum. These spectrally broader portions 36 of the light spectrum are not affected by rare earth oxides.
  • the intensity of the spectral line 35 is determined in such a way that the intensity is integrated into a half-width at the spectral center of the spectral line 35.
  • the spectrally broader portions 36 of the light spectrum are then subtracted from the spectral line 35.
  • the intensity thus determined is normalized to the spectrally broader portions 36, that is, an intensity ratio of the intensities of the spectral line 35 and the spectrally broader portions 36 of the light spectrum is determined.
  • a difference of intensities of the spectral line 35 and other parts of the light spectrum is used instead of a ratio.
  • This ratio of intensities is monitored over time by redetermining it continuously or at successive time intervals. If the rare earth oxides of the tungsten electrode 11 have already evaporated to a large extent, only a reduced proportion of the rare earth oxides remains in the tungsten electrode 11 (FIG. 2). When welding with the tungsten electrode 11, they evaporate consequently, at a reduced rate, resulting in a significantly reduced in intensity spectral line 40 of the rare earth oxides. Accordingly, the ratio of the intensities of the spectral line 40 and the spectrally broader portions 36 of the light spectrum is also considerably reduced.
  • the temporal change is compared with a threshold value and closed when falling below the threshold value by means of the evaluation unit 25 on an imminent end of the service life of the Wolf- ramelektrode.
  • a light sensor with a spectral filter for detecting the light emitted by the arc can also be used.
  • the spectral filter can be spectrally matched in its filter properties to a spectral line of a rare earth oxide.
  • the detected intensity is integrated at a wavelength or over a wavelength range and used without deduction and normalization of spectrally broader portions for extrapolation to future times.
  • a photodiode is used, which is light-sensitive in the spectral range of a spectral line of a rare earth oxide.
  • the evaluation unit 25 delivers an acoustic signal, which points a welder to the end of the service life of the tungsten electrode 11.
  • the welding is carried out automatically. The welding process is interrupted, so soon the evaluation unit 25 emits an indicative of the end of service life electrical signal.
  • the method described is carried out in the embodiment shown in the case of TIG (tungsten inert gas) welding. Alternatively, it is performed by another TIG welding method or narrow gap welding method.
  • the workpiece is part of a turbine.
  • the workpiece is a part of a turbine rotor, a rotor or a shaft or a workpiece which has a turbine rotor, a rotor or a shaft.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Arc Welding In General (AREA)

Abstract

Bei dem Verfahren zur Standzeitbeurteilung einer Wolframelektrode (11) beim Schweißen wird während des Schweißens die von einem sich beim Schweißen ausbildenden Lichtbogen (13) emittierte elektromagnetische Strahlung (22) erfasst und zumindest eine Strahlungseigenschaft, insbesondere eine Intensität, der erfassten Strahlung (22) zur Beurteilung der Standzeit herangezogen. Beim Verfahren zum Schweißen mit einer Wolframelektrode (11) wird das Verfahren zur Beurteilung der Standzeit durchgeführt. Das Schweißteil ist mit einem solchen Verfahren zum Schweißen mit einer Wolframelektrode geschweißt.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Standzeitbeurteilung von Wolframelektroden Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beurteilung der
Standzeit einer Wolframelektrode , ein Verfahren zum Schweißen mit einer Wolframelektrode und ein Schweißteil.
Beim WIG-Schweißen (Wolfram-Inertgasschweißen) kommt es häu- fig zu Wolframelektrodenversagen . Dies ist durch die Verarmung der Wolframelektrode an Dotierungselementen (hier seltenen Erdoxiden) bedingt. Beim Schweißen mit der Wolframelektrode verdampfen die seltenen Erdoxide, die Elektronenaustrittsarbeit steigt an und der Querschnitt der Wolframelekt- rode ist infolge sich ausbildender Poren und Kanäle effektiv reduziert. Diese vorgenannten Effekte führen zu einer thermischen Überlastung der Elektrode und damit zu ihrem Versagen in Form von Abschmelzen oder kurzfristiger Erosion der Wolframelektrodenspitze .
Infolgedessen treten Verunreinigungen der mit der Wolframelektrode geschweißten Schweißnaht mit hartem und sprödem Wolfram auf. Folglich muss das Schweißen unterbrochen werden, da die Schweißnaht aufwändig nachgearbeitet werden muss. Zum anderen verschlechtert sich das Schweißverhalten der Wolframelektrode durch eine nicht geometrisch definierte Verformung der Spitze, worunter das Schweißergebnis und insbesondere die Qualität des geschweißten Schweißteils leiden. Es ist in diesem Zusammenhang bekannt, eine Wolframelektrode während des Schweißens mit einer Kamera zu beobachten. Auf diese Weise kann eine Standzeitbeurteilung anhand des äußeren Erscheinungsbildes der Wolframelektrode erfolgen. Eine solche Standzeitbeurteilung ist jedoch nicht sehr zuverlässig und nicht sehr genau.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zur Beurteilung der Stand- zeit einer Wolframelektrode bereitzustellen. Insbesondere soll das Verfahren eine Standzeitbeurteilung mit hoher Zuverlässigkeit erlauben. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Schweißen mit einer Wolframelektrode be- reitzustellen , mit welchem Schweißteile verbesserter Qualität geschaffen werden können. Es ist ferner Aufgabe der Erfindung ein Schweißteil mit verbesserter Qualität zu schaffen.
Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen, mit einem Verfahren zum Schweißen mit einer Wolframelektrode mit den in Anspruch 11 angegebenen Merkmalen sowie mit einem Schweißteil mit den in Anspruch 13 angegebenen Merkmalen gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den zugehörigen Unteransprüchen, der nach- folgenden Beschreibung und der Zeichnung angegeben.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Beurteilung der Standzeit zumindest einer Wolframelektrode beim Schweißen wird eine während des Schweißens mit der Wolframelektrode von einem sich beim Schweißen ausbildenden Lichtbogen emittierte elektromagnetische Strahlung erfasst. Erfindungsgemäß wird zumindest eine Strahlungseigenschaft der erfassten elektromagnetischen Strahlung zur Beurteilung der Standzeit herangezogen. Zweckmäßig wird zur Erfassung der von der Wolfram- elektrode emittierten Strahlung zumindest ein Detektor, insbesondere zumindest ein Lichtsensor, herangezogen. Geeignet ist die elektromagnetische Strahlung Licht und insbesondere sichtbares Licht. Auf diese Weise ist es möglich, eine Strahlungseigenschaft eines oder mehrerer seltener Erdoxide bei der Erfassung der vom Lichtbogen emittierten Strahlung zur Beurteilung der Standzeit heranzuziehen. Erfindungsgemäß stehen dabei Informationen zu den beim Schweißen beteiligten Stoffen zur Beur- teilung der Standzeit zur Verfügung. Insbesondere lässt sich erfindungsgemäß leicht feststellen, ob eine Verarmung der Wolframelektrode an seltenen Erdoxiden und somit ein Ende der Standzeit der Wolframelektrode bevorsteht. Da sich gemäß der Erfindung nicht allein auf das äußere Erscheinungsbild der Wolframelektrode verlassen werden muss, kann eine erheblich zuverlässigere und genauere Beurteilung der Standzeit der Wolframelektrode erfolgen. Ein frühzeitiges Erkennen eines bevorstehenden Endes der Standzeit der Wolframelektrode vermeidet eine aufwändige Nachbearbeitung einer nach Ende der Standzeit geschweißten und daher typisch fehlerhaften
Schweißnaht. Somit können Schweißteile mit höherer Qualität gefertigt werden. Ferner können Nebenzeiten, die durch einen ansonsten erforderlichen Wechsel der Elektrode bedingt sind, minimiert werden und so die Prozesszeit verringert werden. Weiterhin sind für die Dauer des Schweißprozesses die angestrebten Schweißeigenschaften der Elektrode gewährleistet, s dass das erfindungsgemäße Verfahren eine große Fertigungssicherheit beim Schweißen sowie eine gute Fertigungsqualität der erfindungsgemäß geschweißten Schweißteile sicherstellt.
Insbesondere ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine In tensität, insbesondere bei einer vorbestimmten Wellenlänge oder in einem vorbestimmten Spektralbereich, der elektromagnetischen Strahlung eine Strahlungseigenschaft im Sinne dieser Erfindung.
Zweckmäßig wird die Intensität bei einer vorbestimmten Wellenlänge (oder - dazu äquivalent - bei einer vorbestimmten Energie oder Frequenz) und/oder in einem vorbestimmten Spekt ralbereich erfasst. Insbesondere liegt die vorbestimmte Wellenlänge oder der vorbestimmte Spektralbereich zumindest teilweise im spektralen Bereich einer Spektrallinie eines seltenen Erdoxids. In weiteren bevorzugten Weiterbildungen wird die Intensität in einem vorbestimmten Spektralbereich erfasst, welcher den spektralen Bereich einer Spektrallinie eines seltenen Erdoxids zumindest teilweise umfasst oder mit diesem spektralen Bereich zusammenfällt.
Insbesondere wird ein Spektralbereich mit einem Spektralfilter vorbestimmt, welcher bei der Erfassung der elektromagnetischen Strahlung herangezogen wird. Besonders vorteilhaft wird als Detektor ein Spektrometer herangezogen. Alternativ als Det
bei der
Spektra
Bevorzugt wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Intensität der elektromagnetischen Strahlung spektral, d.h. in Abhängigkeit von Wellenlänge, Energie oder Frequenz, erfasst. Insbesondere wird die Intensität in einem Spektralbereich erfasst, in welchem ein beim Schweißen verdampfendes seltenes Erdoxid Licht emittiert. Geeigneterweise liegt die Intensität als Funktion der Wellenlänge und/oder der Frequenz und/oder der Energie der elektromagnetischen Strahlung vor. Idealerweise wird die Intensität mittels eines oder mehrerer Spektralfilter und/oder mittels eines Spektrometers erfasst.
Zweckmäßigerweise wird die Intensität in einem Spektralbereich integriert und ist die so integrierte Intensität eine oder eine der Strahlungseigenschaften. Besonders bevorzugt liegt dieser Spektralbereich zumindest zum Teil in einem spektralen Bereich einer Spektrallinie eines seitenden Erdoxids und/oder umfasst zumindest einen Teil eines spektralen Bereichs einer Spektrallinie eines seltenen Erdoxids. Insbesondere ist die spektral integrierte Intensität eine zu in anderen Spektralbereichen auftretenden und/oder zu in anderen Spektralbereichen spektral integrierten Intensitäten relative spektral integrierte Intensität. Vorzugsweise sind solche anderen Spektralbereiche solche Spektralbereiche, in welchen das vom Lichtbogen emittierte elektromagnetische Spektrum nicht oder nur gering von verdampfenden seltenen Erdoxiden beeinflusst ist.
Auf diese Weise ist die Strahlungseigenschaft und somit das erfindungsgemäße Verfahren von spektral neutralen Schwankungen der absoluten Lichtintensität, etwa von Schwankungen der elektrischen Energieversorgung des Schweißgeräts, weitgehend unabhängig . Insbesondere wird ein Verhältnis solcher spektral integrierten Intensitäten oder eine Differenz der, zweckmäßig entsprechend normierten, integrierten Intensitäten zur Standzeitbeurteilung herangezogen.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Strahlungseigenschaft zeitlich kontinuierlich oder wiederholt bestimmt, wobei der zeitliche Verlauf der Strahlungseigenschaft zur Beurteilung der Standzeit he- rangezogen wird.
Bevorzugt wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine zeitliche Änderung der Strahlungsintensität zur Beurteilung der Standzeit herangezogen. So kann bei negativen Änderungen, insbesondere bei einem Abfall, der Strahlungsintensität im Spektralbereich einer Spektrallinie eines seltenen Erdoxids auf ein bevorstehendes Verarmen der Wolframelektrode an seltenen Erdoxiden geschlossen werden. So kann gefolgert werden, dass ein Ende der Standzeit der Elektrode bevorsteht oder das die verbleibende Standzeit eine Mindestzeit unterschreitet. Besonders bevorzugt wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine zeitliche Änderung der insbesondere spektral aufgelösten und/oder über einen Spektralbereich integrierten Strahlungsintensität zur Beurteilung der Standzeit herangezogen.
Vorteilhaft wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Strahlungseigenschaft oder eine der Strahlungseigenschaften, insbesondere die zeitliche Änderung der Strahlungseigenschaft oder zumindest einer der Strahlungseigenschaften mit einem Schwellwert verglichen und abhängig vom Ergebnis dieses Vergleichs auf die verbleibende Standzeit und/oder auf ein nahendes Ende der Standzeit geschlossen. Bevorzugt werden dazu Schwellwerte herangezogen, welche aus zuvor durchgeführten Vergleichs- und Testmessungen oder Testschweißungen gewonnen worden sind. Zusätzlich oder alternativ werden Schwellwerte herangezogen, welche aus einem Modell für eine Standzeit einer Wolframelektrode ermittelt worden sind. Vorteilhafterweise wird das erfindungsgemäße Verfahren beim Engspaltschweißen und/oder beim Wolfram-Inertgasschweißen (WIG-Schweißen) durchgeführt. Besonders bevorzugt wird das erfindungsgemäße Verfahren beim WIG-Engspaltschweißen durch- geführt. Gerade beim WIG-Engspaltschweißen liegen die
Schweißnahttiefen etwa zwischen 50 bis 320 mm mit Spaltbreiten zwischen 10 und 14 mm. Insbesondere in diesem Fall ist ein Nacharbeiten fehlerhafter Schweißverbindungen äußerst aufwändig oder sogar ausgeschlossen, da die Schweißverbindung nur eingeschränkt zugänglich ist. Besonders in diesem Fall erweist sich das erfindungsgemäße Verfahren als besonders vorteilhaft .
Zweckmäßig wird das Verfahren beim Schweißen zumindest eines Teils einer Turbine und/oder eines Turbinenläufers und/oder eines Rotors und/oder einer Welle oder eines die vorgenannten Bauteile aufweisenden Werkstücks durchgeführt.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren zum Schweißen mit zumindest einer Wolframelektrode wird eine Beurteilung der Standzeit der Wolframelektrode wie zuvor beschrieben durchgeführt.
Geeigneterweise wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Schweißen dann, wenn ein nahendes Ende der Standzeit festgestellt wird, das Schweißen unterbrochen. Nachfolgend kann dann mit einer neuen Wolframelektrode fortgefahren werden. Das erfindungemäße Verfahren zum Schweißen ermöglicht das Schweißen von Schweißteilen mit besonders guter Qualität. Insbesondere wird dieses Verfahren zum Schweißen zumindest eines Teils einer Turbine und/oder eines Turbinenläufers und/oder eines Rotors und/oder einer Welle oder eines die vorgenannten Bauteile aufweisenden Werkstücks durchgeführt.
Das erfindungsgemäß geschweißte Schweißteil ist mit einem Verfahren zum Schweißen mit zumindest einer Wolframelektrode , wie es vorhergehend beschrieben ist, geschweißt. Insbesondere ist das geschweißte Schweißteil zumindest ein Teil einer Turbine und/oder eines Turbinenläufers und/oder eines Rotors und/oder einer Welle oder das erfindungsgemäße Schweißteil umfasst eines oder mehrere der vorgenannten Bauteile. Das erfindungsgemäße Schweißteil ist wie zuvor beschreiben mit besonders guter Qualität fertigbar. Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigen Fig. 1 schematisch eine Anordnung zur Beurteilung der
Standzeit einer Wolframelektrode beim Schweißen in einer Situation mit verbleibender Standzeit und
Fig. 2 die Anordnung gem. Fig. 1 in einer Situation mit endender Standzeit.
Die in Fig. 1 dargestellte Anordnung dient zur Ausführung des erfindungemäßen Verfahrens zur Beurteilung der Standzeit einer Wolframelektrode beim Schweißen und wird bei Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Schweißen mit zumindest einer Wolframelektrode durchgeführt. Ferner wird mittels des nachfolgend beschriebenen Verfahrens zum Schweißen mit zumindest einer Wolframelektrode ein erfindungsgemäßes
Schweißteil gefertigt.
Bei dem Verfahren wird an einem Werkstück 5 mit einer Wolframelektrode 11 eine Schweißnaht 12 mittels Wolfram-Inertgas- Schweißens geschweißt. Dabei bildet sich zwischen der Wolframelektrode 11 und der Schweißnaht 12 in an sich bekannter Weise ein Lichtbogen 13 aus.
Die Wolframelektrode 11 ist mit seltenen Erdoxiden dotiert. Beim Schweißen mit der Wolframelektrode 11 verdampfen diese und werden im Lichtbogen 13 zum Leuchten angeregt.
Bei dem Verfahren wird ein Spektrometer 20 herangezogen, auf welches ein Teil des vom Lichtbogen 13 emittierten Lichtes 22 trifft. An das Spektrometer 20 ist eine Auswerteinheit 25 an- geschlossen, welche das mit dem Spektrometer 20 erfasste Lichtspektrum des vom Lichtbogens 13 emittierten Lichts 22 auswertet. Zur visuellen Inspektion weist die Auswerteinheit 25 wie in Fig. 1 und 2 dargestellt eine Anzeige auf, die das Lichtspektrum anzeigt. Es versteht sich, dass in weiteren nicht gesondert dargestellten Ausführungsbeispielen die Anzeige auch nicht vorhanden sein kann.
In der in Fig. 1 dargestellten Situation befindet sich die Wolframelektrode 11 in einem stabilen Schweißzustand, d.h. die Wolframelektrode 11 deutlich vor Ende der Standzeit. Daher verdampfen die seltenen Erdoxide mit einer zeitlich konstanten Rate. Das LichtSpektrum des Lichtbogens 13 weist daher eine Spektrallinie 35 eines seltenen Erdoxids auf, welche zu spektral breiteren Anteilen 36 des Lichtspektrums hinzutritt. Diese spektral breiteren Anteile 36 des Lichtspektrums sind nicht durch seltene Erdoxide beeinflusst.
Die Intensität der Spektrallinie 35 wird dabei derart be- stimmt, dass die Intensität eine Halbwertsbreite um das spektrale Zentrum der Spektrallinie 35 herum integriert wird. Die spektral breiteren Anteile 36 des Lichtspektrums werden danach von der Spektrallinie 35 abgezogen. Die derart ermittelte Intensität wird auf die spektral breiteren Anteile 36 normiert, d.h., es wird ein Intensitätsverhältnis der Intensitäten der Spektrallinie 35 und der spektral breiteren Anteile 36 des LichtSpektrums ermittelt. In weiteren, nicht eigens gezeigten Ausführungsbeispielen wird anstelle eines Verhältnisses eine Differenz von Intensitäten der Spektrallinie 35 und weiteren Teilen des LichtSpektrums herangezogen.
Dieses Verhältnis der Intensitäten wird zeitlich überwacht, indem es kontinuierlich oder in aufeinanderfolgenden zeitlichen Abständen erneut ermittelt wird. Wenn die seltenen Erd- oxide der Wolframelektrode 11 bereits zu einem großen Teil verdampft sind, verbleibt lediglich ein verringerter Anteil der seltenen Erdoxide in der Wolframelektrode 11 (Fig. 2) . Beim Schweißen mit der Wolframelektrode 11 verdampfen diese folglich mit verringerter Rate, sodass sich eine erheblich in der Intensität reduzierte Spektrallinie 40 der seltenen Erdoxide ergibt. Entsprechend ist auch das Verhältnis der Intensitäten der Spektrallinie 40 und der spektral breiteren An- teile 36 des Lichtspektrums erheblich herabgesetzt.
Anhand der zeitlichen Entwicklung dieses Verhältnisses kann auf ein nahendes Ende der Standzeit geschlossen werden, beispielsweise durch Extrapolation der zeitlichen Entwicklung der vorgenannten Intensitätsverhältnisse auf spätere Zeiten. In nicht gesondert dargestellten Ausführungsbeispielen wird die zeitliche Änderung mit einem Schwellwert verglichen und bei Unterschreiten des Schwellwertes mittels der Auswerteinheit 25 auf ein bevorstehendes Ende der Standzeit der Wolf- ramelektrode geschlossen.
In weiteren, nicht eigens gezeigten Ausführungsbeispielen kann anstelle eines Spektrometers 20 auch ein Lichtsensor mit einem Spektralfilter zur Erfassung des vom Lichtbogen ausge- sandten Lichts herangezogen werden. So kann der Spektralfilter beispielsweise in seinen Filtereigenschaften spektral an eine Spektrallinie eines seltenen Erdoxids angepasst sein. Beispielsweise wird die erfasste Intensität bei einer Wellenlänge oder über einen Wellenlängenbereich integriert und ohne Abzug und Normierung spektral breiterer Anteile für die Extrapolation auf zukünftige Zeiten herangezogen. Alternativ oder zusätzlich wird anstelle eines Spektrometers 20 eine Photodiode eingesetzt, welche im Spektralbereich einer Spektrallinie eines seltenen Erdoxids lichtsensitiv ist.
Wird aufgrund der Auswertung des Lichtspektrums mittels der Auswerteinheit 25 auf ein bevorstehendes Ende der Standzeit geschlossen, so liefert die Auswerteinheit 25 ein akustisches Signal, welches einen Schweißer auf das Ende der Standzeit der Wolframelektrode 11 hinweist. In nicht eigens dargestellten Ausführungsbeispielen wird das Schweißen automatisiert durchgeführt. Dabei wird der Schweißprozess unterbrochen, so- bald die Auswerteinheit 25 ein auf das Ende der Standzeit hinweisendes elektrisches Signal abgibt.
Das beschriebene Verfahren wird in dem gezeigten Ausführungs- beispiel beim WIG- (Wolfram-Inertgas- ) Schweißen durchgeführt. Alternativ wird es bei einem anderen WIG-Schweißverfahren oder bei einem Engspaltschweißverfahren durchgeführt.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Werkstück ein Teil einer Turbine. Alternativ oder zusätzlich ist das Werkstück ein Teil eines Turbinenläufers, eines Rotors oder einer Welle oder ein Werkstück, welches einen Turbinenläufer, einen Rotor oder eine Welle aufweist.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Standzeitbeurteilung einer Wolframelektrode (11) beim Schweißen,
dadurch gekennzeichnet,
dass während des Schweißens eine von einem sich beim Schweißen ausbildenden Lichtbogen (13) emittierte elektromagnetische Strahlung (22) erfasst und zumindest eine Strahlungseigenschaft der erfassten elektromagnetischen Strahlung (22) zur Beurteilung der Standzeit herangezogen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Strahlungseigenschaft zumindest eine Intensität der elektromagnetischen Strahlung (22) ist.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass eine Intensität der elektromagnetischen Strahlung (22) spektral erfasst wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
eine in einem Spektralbereich spektral integrierte Intensität eine Strahlungseigenschaft oder eine der Strahlungseigenschaften ist.
5. Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Spektralbereich den spektrale Bereich einer Spektrallinie (35, 40) eines seltenen Erdoxids umfasst und/oder, zumindest teilweise, in diesem spektralen Bereich gelegen ist.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die Strahlungseigenschaft zeitlich kontinuierlich oder wiederholt bestimmt wird und dass der zeitliche Verlauf der Strahlungseigenschaft zur Beurteilung der Standzeit herangezogen wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass eine zeitliche Änderung der Strahlungsintensität zur Beurteilung der Standzeit herangezogen wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die oder eine der Strahlungseigenschaften, insbesondere die zeitliche Änderung der oder einer der Strahlungseigenschaften, mit einem Schwellwert verglichen wird und abhängig vom Ergebnis dieses Vergleichs auf die verbleibende Standzeit und/oder auf ein nahendes Ende der Standzeit geschlossen wird .
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass es beim Engspaltschweißen und/oder beim Wolfram- Inertgas-Schweißen durchgeführt wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass es beim Schweißen einer Turbine und/oder eines Turbinenläufers und/oder eines Rotors und/oder einer Welle oder eines die vorgenannten Bauteile aufweisenden Werkstücks durchgeführt wird.
11. Verfahren zum Schweißen, insbesondere zum Wolfram- Inertgas-Schweißen, eines Werkstücks (5) mit zumindest einer Wolframelektrode (11),
dadurch gekennzeichnet, dass
das Werkstück (5) geschweißt wird und dabei zugleich eine Be- urteilung der Standzeit der Wolframelektrode (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchgeführt wird.
12. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet,
dass das Werkstück zumindest ein Teil einer Turbine und/oder eines Turbinenläufers und/oder eines Rotors und/oder einer Welle ist.
13. Schweißteil, dadurch gekennzeichnet, dass
es mit einem Verfahren zum Schweißen nach einem der vorhergehenden Ansprüche geschweißt ist.
14. Schweißteil nach dem vorhergehenden Anspruch,
dadurch gekennzeichnet,
dass es zumindest ein Teil einer Turbine und/oder eines Turbinenläufers und/oder eines Rotors und/oder einer Welle ist oder eine Turbine und/oder einen Turbinenläufer und/oder ei- nen Rotor und/oder eine Welle umfasst.
PCT/EP2012/063523 2011-07-21 2012-07-11 Verfahren zur standzeitbeurteilung von wolframelektroden Ceased WO2013010861A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201110079553 DE102011079553A1 (de) 2011-07-21 2011-07-21 Verfahren zur Standzeitbeurteilung von Wolframelektroden
DE102011079553.7 2011-07-21

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2013010861A1 true WO2013010861A1 (de) 2013-01-24

Family

ID=46614450

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2012/063523 Ceased WO2013010861A1 (de) 2011-07-21 2012-07-11 Verfahren zur standzeitbeurteilung von wolframelektroden

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102011079553A1 (de)
WO (1) WO2013010861A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015079665A1 (ja) * 2013-11-29 2015-06-04 パナソニック株式会社 送信方法、送信機、受信方法、及び受信機

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU1218576C (ru) * 1984-03-15 1993-11-30 Предприятие П/Я Р-6476 Способ определени работоспособности вольфрамового электрода с легирующими добавками
RU1633625C (ru) * 1989-08-04 1993-12-30 Предприятие П/Я Р-6476 Способ определени работоспособности вольфрамового электрода
WO2010142731A1 (de) * 2009-06-10 2010-12-16 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und vorrichtung zum prüfen eines verbindungsschweissens für eine welle mittels einer durch einen durchgang der welle eingeführten erfassungseinrichtung; entsprechende rotorwelle

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU1218576C (ru) * 1984-03-15 1993-11-30 Предприятие П/Я Р-6476 Способ определени работоспособности вольфрамового электрода с легирующими добавками
RU1633625C (ru) * 1989-08-04 1993-12-30 Предприятие П/Я Р-6476 Способ определени работоспособности вольфрамового электрода
WO2010142731A1 (de) * 2009-06-10 2010-12-16 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und vorrichtung zum prüfen eines verbindungsschweissens für eine welle mittels einer durch einen durchgang der welle eingeführten erfassungseinrichtung; entsprechende rotorwelle

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DATABASE WPI Week 199409, Derwent World Patents Index; AN 1994-073589, XP002685574 *
DATABASE WPI Week 199415, Derwent World Patents Index; AN 1994-125270, XP002685575 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015079665A1 (ja) * 2013-11-29 2015-06-04 パナソニック株式会社 送信方法、送信機、受信方法、及び受信機

Also Published As

Publication number Publication date
DE102011079553A1 (de) 2013-01-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE112010003406B4 (de) Laserschweißgütebestimmungs-Verfahren und -Vorrichtung
EP2061620B1 (de) SCHWEIßVERFAHREN ZUR DURCHFÜHRUNG EINES SCHWEIßPROZESSES
DE102012219196B3 (de) Verfahren und Bearbeitungsmaschine zum Einstechen, Bohren oder Schneiden metallischer Werkstücke
EP3294488B1 (de) Laserschneidvorrichtung mit einer überwachunganordnung
EP3070674B1 (de) Verfahren zur qualitätsbeurteilung eines mittels eines additiven herstellungsverfahrens hergestellten bauteils
EP4106945A1 (de) VERFAHREN ZUM ANALYSIEREN EINER SCHWEIßVERBINDUNG BEIM LASERSCHWEIßEN VON WERKSTÜCKEN
DE102016105560B3 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Durchstich-Erkennung beim thermisch unterstützten Durchstechen eines Werkstücks
EP3861359B1 (de) Verfahren zum bestimmen eines kurzschlusses mit auftreten eines lichtbogens an einem elektrischen leiter
DE112020002341B4 (de) Bearbeitungsfehler-Erkennungsvorrichtung, Laserschneidvorrichtung und Funkenerodiervorrichtung
EP2439451B1 (de) Vorrichtung zur Erkennung des Vorhandenseins einer Flamme
EP4150745A1 (de) Verfahren zur überwachung einer anbindungsfläche beim laserschweissen von kupferhaltigen, gebogenen stableitern
DE102016200324A1 (de) Verfahren zum Ermitteln einer Konzentration wenigstens eines Werkstoffs in einem Pulver für ein additives Herstellverfahren
DE10060407C2 (de) Vorrichtung zum Laserstrahlbohren
EP2669037B1 (de) Schweißrauchreduzierung
DE102006000027B4 (de) Zündkerze für eine Brennkraftmaschine und Verfahren zu deren Herstellung
DE102011079553A1 (de) Verfahren zur Standzeitbeurteilung von Wolframelektroden
WO2017085000A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum erkennen eines drohenden oder erfolgten schnittabrisses beim thermischen trennen eines werkstücks
EP3245694B1 (de) Verfahren zur kategorisierung eines lichtbogens beziehungsweise detektion eines störlichtbogens
WO2014023721A1 (de) Verfahren zur standzeitbeurteilung einer wolfram-elektrode
DE10338062B4 (de) Verfahren zur Qualitätskontrolle von thermischen Fügeverfahren
DE102017109186A1 (de) Verfahren zum überwachten Laserschneiden für metallische Werkstücke
DE102009052762A1 (de) Laserbearbeitungskopf und Verfahren zur Vermeidung einer Beschädigung eines Lichtleitfaserendes
EP4204176B1 (de) Verfahren und schweissvorrichtung mit detektion von elektrischen kontakten bei einem schweissprozess
DE102012021265A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur berührungslosen und verschleißfreien Überwachung von Schweiß- und Spritzprozessen
DE102022000952A1 (de) Verfahren zur Überwachung eines Fügespaltes zwischen zwei sich überlappenden Fügepartnern

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 12743412

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 12743412

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1