Nachfolgend wird auf die Messungen an einer WIG-geschweißten Blindnaht näher eingegangen:

In den dargestellten Ergebnissen (Dehnung quer zur Schweißrichtung) wurde die Verformung über jeweils 3 Sekunden zu unterschiedlichen Zeitpunkten des Schweißvorganges beobachtet. Der schwarz eingezeichnete Fleck markiert die aktuelle Lage des Schweißpunktes in den einzelnen Bildern, die Schweißrichtung verläuft waagerecht von rechts nach links durchs Bild. Die Bilder zeigen fast das ganze Blech.

In Abb.3 (65.-68. Sek.) sind direkt über und unter der Lage des Schweißpunktes (in Schweißrichtung links und rechts neben der Naht) ausgeprägte Druckbereiche zu erkennen. Genau in Schweißrichtung vor dem Schweißpunkt bildet sich ebenfalls ein Druckbereich aus, in den Diagonalen zwischen diesem und den seitlichen Druckbereichen befinden sich schwächer ausgeprägte Zugbereiche.

In Abb.4 (99.-102. Sek.) sind alle diese Bereiche prinzipiell mit dem Schweißpunkt mitgewandert, wobei in Schweißrichtung hinter dem Schweißpunkt ein ausgeprägter Zugbereich liegt.

In Abb.5 hat der Schweißpunkt fast das Probenende erreicht. Auch hier liegen die seitlichen Druckbereiche noch immer auf der Höhe der aktuellen Schweißpunktlage und haben auch noch eine ähnliche Größe. Der dem Schweißpunkt folgende Zugbereich überspannt den gesamten bereits geschweißten Nahtbereich und hat in seinem Maximum, direkt hinter dem Schweißpunkt, an Größe gewonnen.

Bei den dargestellten Ergebnissen konnten im jeweils aktuellen Nahbereich des Schweißpunktes keine Messwerte ermittelt werden, da es hier aufgrund der hohen lokalen Erwärmung durch Wärmestrahlung zur Dekorrelation kommt.

Mit den dargestellten Ergebnissen lassen sich die über die gesamte Messfläche regional und zeitlich jeweils stark variierenden Entwicklungen der Deformationen während des Schweißvorganges nachweisen. Zudem wird die Eignung der ESPI Messtechnik für diese Art der Aufgabenstellung unter Beweis gestellt.

Das Rasterverfahren ARAMIS wurde zur Messung der Absolutverformung benutzt. Gezeigt wird hier die Deformation auf der Probenunterseite durch den Schweißvorgang an der Probe. Die Schweißnaht liegt auf der x-Achse in den Bildern und es wurde in positiver x-Achsenrichtung geschweißt (im Bild von links nach rechts).

Die dargestellten Verschiebungsfelder der einzelnen Richtungen werden großflächig primär von Starrkörperverschiebungen dominiert. Nur im unmittelbaren Bereich der Schweißnaht kommt es zu großen lokalen Stauchungen. In der Verschiebungsverteilung der y-Richtung ist sehr deutlich die Querschrumpfung aufgrund des Schweißvorganges zu erkennen. Die obere Hälfte der Probe bewegt sich nach unten, die untere nach oben. Dieser Effekt nimmt in Schweißrichtung vom Ort des Schweißbeginns bis zur Probenmitte stark zu und lässt danach nur leicht wieder nach. Es entsteht ein zwar zur Schweißnaht symmetrisches, von Schweißstart (links) zu Schweißende (rechts) deutlich unsymmetrisches Verformungsbild. Die Maxima der Querbewegungen liegen etwa im dritten Viertel der Schweißnahtlänge links und rechts deutlich neben der Naht.

Am Bild der Dehnungsverteilung in y-Richtung ist zu erkennen, dass die maximalen Verschiebungsgradienten nicht unmittelbar unter der Schweißnaht, sondern im Bild jeweils leicht ober- und unterhalb (in Schweißrichtung gesehen links und rechts) der Naht liegen.

Im Bild der x-Verschiebungen hat sich der unmittelbare Nahtbereich entgegen der Schweißrichtung gegenüber der globalen Probe bewegt. Dieser Effekt nimmt in Schweißrichtung in der ersten Probenhälfte deutlich zu und bleibt dann in etwa konstant.

Aufgrund der Rastermessung mit ARAMIS auf der Probenunterseite kann festgestellt werden, dass sich die aus der Schweißung resultierenden Gesamtdehnungen trotz der mit ESPI festgestellten zeitabhängigen großflächigen Dehnungsentwicklung nach der Schweißung hauptsächlich auf den nahtnahen Bereich konzentrieren. Dieses Ergebnis wird auch auf der Probenoberseite gewonnen, wo außerhalb eines sehr schmalen Naht- und Nahtrandbereiches keine Dehnungen detektierbar sind.

Zusammenfassung

Mit der ESPI- und der ARAMIS-Messtechnik lassen sich auch unter extremen thermischen und experimentellen Bedingungen erfolgreich Verformungsanalysen durchführen. Die Resultate der Messungen werden quantitativ und graphisch dargestellt, so dass eine Interpretation und Auswertung der Messdaten einfach ist.

Mit freundlicher Genehmigung des Institut für Messtechnik und Experimentelle Mechanik TU-Braunschweig