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Schweißtechnik

Erstes Handbuch zum WIG-Engspaltschweißen

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Automatisiertes Schweißen bei großen Dimensionen

Ein besonders umsichtiges Vorgehen wird notwendig, wenn Orbitalschweißungen an Werkstücken vorgenommen werden sollen, die durch ihre Konstruktion fest eingespannt sind und deshalb bei Schrumpfvorgängen nicht nachgeben können (Aufbau hoher Zugspannungen). Das Engspaltschweißen sollte in solchen Fällen tunlichst vermieden werden.

Jenseits von 100 mm wird die Konstruktion der Schweißwerkzeuge in zunehmendem Maße spezifisch auf den vorgesehenen Einsatzzweck ausgelegt, die entstehenden Module können ein Gewicht von mehreren hundert Kilogramm erreichen (Schweißvorrichtung zum Fügen von Turbinenrotoren). Die für das mechanisierte Schweißen derartig großer Werkstücke eingesetzten Anlagen werden bezüglich ihrer Robustheit und Größe der Geometrie und dem zu erwartenden Gewicht der zu bearbeitenden Fügeteile entsprechend dimensioniert.

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Angesichts des Gewichtes der Brenner und der Bewegungseinheiten sowie der wegen der hohen Abschmelzraten notwendigen 15 kg fassenden Zusatzdrahtrollen sind für die Aufnahme der Orbitalschweißkomponenten für diese Werkstücke große und kräftig ausgelegte Vorrichtungen nötig, wogegen die offenen Orbitalschweißfahrwerke Polycar 60-3 bzw. MP eher „zierlich“ wirken.

Allerdings werden solche Schweißfahrwerke auch in einer „schweren“ Ausführung mit einer Nutzlast von bis zu 80 kg angeboten. Sie eignen sich selbst für Werkstücke aus dem Bereich des Schwermaschinenbaus.

Der Einsatz von Schweißrobotern lohnt sich bei diesen Werkstücken, wenn der Verlauf der Schweißnähte nicht mit Orbitalschweißausrüstungen nachgefahren werden kann oder häufige Wechsel der Werkstückgeometrie flexibel zu handhabende Fertigungsmittel erfordern.

Bei roboterbestückten Anlagen zum Bearbeiten von Werkstücken mit Wanddicken von weniger als 45 mm bestehen beim WIG-Engspaltschweißen keine besonderen Einschränkungen bezüglich der einsetzbaren Brennerkonstruktionen. Durch Brenner mit motorisch verstellbarer Schutzgasdüse kann die Produktivität gesteigert werden.

Wenn das Fertigungsspektrum Werkstücke mit größeren Wanddicken umfasst, werden auch die Brenner größer und schwerer und die Roboter müssen Traglasten von 10 kg bis 50 kg bewältigen können.

Die Verläufe der herstellbaren Schweißnähte hängen in erster Linie vom Brennerprofil selbst ab, allerdings muss auch die Brennerführung durch den Roboter in den drei Achsen passend abgestimmt werden. Durch den Einsatz eines Engspaltbrenners wird wegen des nur auf manuelle Weise durchzuführenden Elektrodenwechsels der mögliche Automatisierungsgrad der Anlage entsprechend eingeschränkt.

Generell müssen die spezifischen Anforderungen der eingesetzten Roboter und der angestrebte Automatisierungsgrad bereits bei der Konzipierung derartiger Anlagen berücksichtigt werden (Einbeziehung von Portalen, Nahtverfolgungssystemen, …).

WIG-Engspaltschweißen ist keine Nischenlösung

Das WIG-Engspaltschweißen sollte nicht länger als Nischenlösung betrachtet werden, es hat sich in der Welt der modernen Fertigungsmethoden einen festen Platz erobert. Bereits bei zu schweißenden Wanddicken von über 30 mm lohnt es sich, die Vorteile des Verfahrens in Betracht zu ziehen.

Durch eine mit vergleichsweise geringem Aufwand erstellbare Vorab-Analyse kann geklärt werden, welches Potential die Anwendung des Engspaltschweißens bei der konkreten Fügeaufgabe bietet, ob und welche Gründe gegen einen möglichen Einsatz sprechen und wie eine optimal für den Anwender konfigurierte Anlage aussehen müsste.

Wie die vielen praktischen Beispiele bezüglich des industriellen Einsatzes effizient und lukrativ arbeitender Engspaltschweißanlagen zeigen, lohnt es sich immer wieder, aus den zahlreichen zur Verfügung stehenden Varianten diejenige auszuwählen, die die jeweiligen Forderungen bezüglich Mechanisierung, Automatisierung, Flexibilität, Mobilität etc. der Fertigungseinrichtung am besten abdeckt.

Wenn die Entscheidung für eine bestimmte Technologie gefallen ist, sieht sich der Anwender der recht komplexen, mit verschiedenen Schwierigkeiten verbundenen Aufgabe der Erstellung spezifischer Schweißanweisungen gegenüber. Da hierfür keine allgemeingültigen Lösungen angeboten werden können, ist es durchaus denkbar, sich der optimalen Prozessführung durch schrittweise Weiterentwicklung der einzustellenden Parameter entsprechend den sich aus der Praxis ergebenden Erfahrungen zu nähern.

Für Schweißnahtdicken von 30 mm bis 300 mm kann darüber hinaus bei Bedarf auf eine Vielzahl von als Sonderanfertigung zur Verfügung stehenden Modulen zurückgegriffen werden, um die gestellte Aufgabe auch in schwierigsten Fällen zu lösen.

Umfassende Kenntnisse des WIG-Schweißens helfen bei der erfolgreichen Umsetzung der Engspalttechnologie und erlauben es, im Falle des Auftretens von Schwierigkeiten auf vorhandene Erfahrungen aufzubauen.

Bei der Einführung der Engspalttechnik hat sich eine Vorgehensweise entsprechend der nachfolgend aufgeführten Liste bewährt.

Besonders nachhaltig kann die Einführung einer neuen Fertigungsmethode gestaltet werden, wenn gleichzeitig die Effizienz der übrigen damit in Zusammenhang stehenden Arbeitsschritte gesteigert wird, z. B. durch Verbesserung der Nahtvorbereitung, genauere Rückverfolgbarkeit der eingesetzten Werkstoffe und zuverlässige Qualitätssicherung, wobei hier ähnlich wie bei der Schweißtechnik nach entsprechend strukturiert vorgegangen werden sollte, in denen die durchzuführenden Schritte klar und eindeutig definiert sind. (bm)

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