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Licensed Unlicensed Requires Authentication Published by De Gruyter January 18, 2019

NDT of spot welds by imaging analysis of the residual magnetic flux density – Investigation on the influence of electrode indentation on the measurement results

ZfP von Punktschweißungen durch bildgebende Analyse der Remanenzflussdichte – Untersuchung des Einflusses des Elektrodeneindrucks auf das Messergebnis
Christian Mathiszik, Till Reinhardt, Jörg Zschetzsche and Uwe Füssel
From the journal Materials Testing

Abstract

Nondestructive testing (NDT) of spot welds still poses a great challenge for industrial mass production like automotive body manufacturing or rail vehicle constructions. In these production areas, ultrasonic-based NDT methods with pulse-echo technology have become established. Hitherto, these methods require a lot of experience from the staff, which often makes the results subjective. Furthermore, these methods reach their limits when testing spot welds with deep electrode indentations or huge differences between sheet metal thicknesses. Imaging analysis of the residual magnetic flux density shows great potential especially when addressing the restrictions of the ultrasonic-based NDT methods. Typical spot welds show a characteristic electrode indentation. This indentation influences the measureable magnetic flux density, which depends on the distance between the surface of the spot weld and the sensor. This paper will show the influence of electrode indentation on the test result and presents the resulting restrictions for imaging analysis of the residual magnetic flux density when testing spot welds.

Kurzfassung

Die zerstörungsfreie Prüfung (ZfP) von Punktschweißungen stellt weiterhin eine große Herausforderung für die industrielle Massenproduktion, wie zum Beispiel im Karosserie- oder Schienenfahrzeugbau, dar. In diesen Produktionsbereichen haben sich ultraschallbasierte ZfP-Verfahren mit Puls-Echo-Technologie etabliert. Bisher erfordern diese Methoden viel Erfahrung vom Prüfpersonal, wodurch die Ergebnisse subjektiv beeinflusst sind. Darüber hinaus stoßen diese Verfahren bei der Prüfung von Punktschweißungen mit tiefen Elektrodeneindrücken oder großen Unterschieden zwischen den einzelnen Blechdicken an ihre Grenzen. Die bildgebende Analyse der magnetischen Remanenzflussdichte weist ein großes Potenzial auf, insbesondere in Hinblick auf die beschriebenen Einschränkungen der ultraschallbasierten ZfP-Verfahren. Typische Punktschweißungen zeigen einen charakteristischen Elektrodeneindruck. Der Elektrodeneindruck beeinflusst die messbare magnetische Flussdichte, die vom Abstand zwischen der Oberfläche der Punktschweißung und dem Sensor abhängt. Dieser Artikel präsentiert das methodische Vorgehen, um den Einfluss des Elektrodeneindrucks auf das Messergebnis zu untersuchen und zeigt die resultierenden Einschränkungen für die bildgebende Analyse der magnetischen Remanenzflussdichte bei der Prüfung von Punktschweißungen.


*Correspondence Address, Christian Mathiszik, Technische Universität Dresden, Fakultät Maschinenwesen, Institut für Fertigungstechnik, Professur Fügetechnik und Montage, E-mail:

Dipl.-Ing. Christian Mathiszik, born in 1985, studied mechanical engineering at the Technische Universität (TU) Dresden, with a focus on production engineering, lightweight construction and aerospace engineering. As part of his studies, he obtained the additional qualification as International Welding Engineer. Since the beginning of 2013 he has been working as a research associate at the Chair of Joining Technology and Assembly at Technische Universität Dresden, Germany.

Till Reinhardt, born in 1990, initially trained as an officer in the navy. Afterwards he studied mechanical engineering at the Technische Universität Dresden, specializing in production engineering. Since 2017, he has been working at the Chair of Joining Technology and Assembly, Technische Universität Dresden, Germany as a student assistant. In this context, he has written his diploma thesis, which discusses the problems and challenges of automatic evaluation of the imaging analysis of the residual magnetic flux density.

Dr.-Ing. Jörg Zschetzsche works at the Chair of Joining Technology and Assembly, Technische Universität Dresden, Germany. He is Head of the group “Thermisches Fügen” at that university.

Prof. Dr.-Ing. habil. Uwe Füssel holds the Chair of Joining Technology and Assembly at the Institute of Manufacturing Science and Engineering, Technische Universität Dresden, Germany.


References

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Published Online: 2019-01-18
Published in Print: 2018-12-04

© 2018, Carl Hanser Verlag, München