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Influence of the airborne sound sensor position on the detectability of acoustic emissions during deep penetration laser welding

  • For monitoring laser beam welding processes and detecting or actively avoiding process defects, acoustic based measurements can be used in addition to optical measurement methods such as pyrometry. To reliably detect process events, it is essential to position the respective sensors in such a way that specific signal characteristics are reproducible and significant. However, there are only few investigations regarding the positioning for airborne sound sensors, especially for the detection of process emissions in the ultrasonic range. Therefore, in this research, the influence of the process distance as well as the angle and orientation of the microphone to a laser beam deep penetration welding process is investigated with respect to the detectability of process emissions in different frequency bands. It is shown that for a wide ultrasonic range a flat sensor angle with respect to the sample surface leads to an increased signal strength of the acoustic emissions compared to steep angles.
  • Zur Überwachung von Laserstrahlschweißprozessen und zur Erkennung bzw. aktiven Vermeidung von Prozessfehlern können neben optischen Messverfahren wie der Pyrometrie auch akustische Verfahren genutzt werden. Um Prozessereignisse zuverlässig zu erfassen, ist es unabdingbar, die jeweiligen Sensoren so zu positionieren, dass spezifische Signalcharakteristika reproduzierbar und signifikant detektierbar sind. Gegenwärtig gibt es wenige Untersuchungen hinsichtlich der gezielten Positionierung von Luftschallsensoren, insbesondere für Prozessemissionen im Ultraschallbereich. In dieser Untersuchung wird daher der Einfluss des Prozessabstandes sowie des Anstellwinkels und der Orientierung des Mikrofons zum Keyhole während eines Laserstrahltiefschweißprozesses hinsichtlich der frequenzaufgelösten Detektierbarkeit von akustischen Emissionen untersucht. Es wird gezeigt, dass für einen breiten Ultraschallbereich ein flacher Winkel des Sensors bezogen auf die Probenoberfläche zu einer höheren Signalstärke der akustischen Emissionen gegenüber steilen Winkeln führt.

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Metadaten
Author:Andreas Krämer, Ronald Pordzik, Thorsten Mattulat
URN:urn:nbn:de:bsz:mit1-opus4-147918
DOI:https://doi.org/10.48446/opus-14791
ISSN:1437-7624
Parent Title (English):13. Mittweidaer Lasertagung
Publisher:Hochschule Mittweida
Place of publication:Mittweida
Document Type:Conference Proceeding
Language:English
Year of Completion:2023
Publishing Institution:Hochschule Mittweida
Contributing Corporation:Bremer Institut für angewandte Strahltechnik GmbH
Release Date:2023/12/15
GND Keyword:Tiefschweißen; Prozessüberwachung; Luftschall
Issue:3
Page Number:6
First Page:57
Last Page:62
Open Access:Frei zugänglich
Licence (German):License LogoUrheberrechtlich geschützt