Projektbeskrivning

DATLAS ett samarbete mellan Luleå tekniska universitet och 8 svenska företag. Datlas har finansierats av VINNOVA och deltagande företag med 50% vardera. Projektet har pågått under 2006-2009.

En pdf version av original projektbeskrivningen på engelska finns här:

Vi vill med detta projekt utveckla befintliga system för detektering av defekter som uppkommer under lasersvetsning hos de företag som ingår i projektet. Vi vill försöka bättre förstå sambanden mellan signal och defekt för att göra processövervakningen bättre och säkrare i industrin. I förlängningen leder det till att laser processen blir mera kostnadseffektiv genom att mängden förstörande provning kan minskas.

För att kunna utvärdera de olika processerna på ett bra sätt har vi använt ett övervakningssystem från Precitec KG som nyttjar fotodioder för att fånga upp strålning av olika våglängder. För att få en bild av processen har vi  använt en höghastighetskamera som ger oss information om hur smältpölen och området i dess direkta närhet beter sig.

Resultaten från projektet kan sammanfattas som

• En effektiv laboratorie miljö har utvecklats med avancerad kamera utrustning som ger en tydlig bild av lasersvetsprocessen.

• Höghastighets filmning med laserbelysning är numera standardutrustning under experiment vid LTU. Upp till 180000fps.

• En modell för simulering av ytemission av ljus till fotodioder har utvecklats.

• Ny kunskap har publicerats på konferenser och i tidskrifter  ~20st

• Mätning av smältpoolens yta har misslyckats, rörelserna har varit för kraftiga och snabba för att mätas med existerande metoder.

• Ett fotodiod baserat processövervakningssystem från Precitec KG har utvärderats grundligt.

• Vissa korrelationer mellan signal och defekt har observerats men inga generella slutsatser har kunnat fastställas.

• Plasma och metallånga bildar en plym ovanför nyckelhålet, denna plym emitterar i ett brett våglängdsområde och kommer att påverka fotodioder både i IR och UV området. Plymen rör sig på ett turbulent sätt och mycket snabbt (<30kHz)

• Fotodiod övervakning observerar ett begränsat område och störs kraftigt av plasma/ånga plymen.

• Övervakning av ljusemissioner kan användas för att detektera en förändring av hela processen (tex effektförlust, avsaknad av skyddsgas). Men är mindre användbar för att detektera enskilda defekter (blow-out, sprickor). 

• En stabil process minskar sannolikheten för defekter. Samtidigt blir variationerna av emitterat ljus mindre, vilket skulle kunna användas för övervakning, samt för att underlätta trimning av processen. 

• Koncentrisk övervakning är oberoende av svetsriktning. Men kommer att påverkas av plasma/ånga plymen, vilket kan minska användbarheten.

• Värmen från smältan kommer att emittera med tillräcklig styrka för att påverka fotodioder i IR området (T-sensor)

• Blowouts och porer är mycket snabba händelser och ev signalförändring är ofta liten i förhållande till förändringar av plasma/ånga plymen.

• Ytterligare forskning skulle kunna vidareutveckla processövervakningen med fotodioder med tex sensorfusion vilket skulle förbättra funktionen.